塑膠射出成型產品設計5大關鍵｜影響成本與品質的核心因素
為何產品設計對射出成型成本和品質有巨大影響？
在產品開發過程中，設計不僅關乎產品實際的外觀與使用上的功能，更影響射出成型的可製造性。一個有效率的設計可以降低模具開發難度、減少材料耗捗、縮短製種周期、避免成型欠陷和品質問題。
到底哪些因素會影響射出成型成本?
1.影響射出成型成本的設計要素
產品的幾何形狀、壁厚、支撐、肋條結構等因素，直接決定射出成型的模具設計與生產成本，其中，適當的「壁厚」設計可避免改變速出速度不均、灘解成型或吸入病，大底出現裂線。
合理肉厚
讓塑膠流動均勻，避免成型缺陷，產品大小會影響其合理厚度的大小，不同材料的選用也有其合適的肉厚厚度，產品的形狀與曲度也會影響到合理的壁厚，如何避免不足造成產品強度不足或使用過多的肉厚造成材料過剩，適當的壁厚能夠確保產品強度，但過厚會增加材料成本與冷卻時間，過薄則可能導致變形或破裂，BOSS柱、肋條、定位柱、隔間壁等結構如何設計都會影響到模具設計與成本，因此在壁厚／產品厚度的設計有其絕對重要性。
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另外，以下幾個設計因素也跟成本息息相關:
轉折的滑順度
減少應力集中，提高產品耐用度，深入了解塑膠流動方式與壓力傳遞方式後，如何在產品的設計中加入合理的轉折概念，會使得產品有1+1>2的效果，但若設計不足或過度時，反而有可能會造成1+1<1的可能性。
支撐結構
透過肋條（Ribs）或強化設計，可以提升產品的剛性，減少材料使用並降低模具成本，肋條的設計也並非越多越好，也不是越少越好，如何依據產品實際需求做合理設計，方能達到最佳效果。
拔模角度
適當的拔模角度能夠確保產品順利脫模，減少生產過程中的損壞風險，角度不足會有脫模的問題，反而需要其它型式的機構來配合，造成額外的模具開發成本，但過大的脫模角度，有可能會偏離產品設計的型式，反而需要更多的組件來做修飾。
應力分布
成型中如何深切的分析塑膠的流動，透過流道、澆口合理設計，並依據產品的結構做合理優化，可減少應力過度集中在某處，沒有良好的應力分析去做設計，後續常常需要付出更高昂的成本來改善。
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2.材料選擇對成型成負性的影響
設計端決定使用何種塑膠材料，如 ABS、PP、PC、PA、PBT、PMMA、PE、PS、PVDC、PCT、PCG等，皆需要考慮產品使用環境以達到最佳性能：
- 耐溫需求 – 有些產品的使用環境相對較高溫，甚至達200~300°C。
- 表面光澤或咬花需求 – 外觀產品與內部結構件的需求不同，會有不一樣的視覺感覺。
- 耐熱、耐衝擊性能需求 – 符合產品使用場景之用途需求
- 耐折、耐彎性能需求 – 有些結構產品會有折或彎的強度需求
- 防火耐燃的應用 – 特殊應用場景需要有防火耐燃的要求
- 表面處理可行性 – 影響噴塗、雷射雕刻等後加工品質
- 環保與回收性 – 符合現代企業永續發展標準
除了功能性外，也要考慮是否需要UL耐熱評等要求。
3.模具設計與結構連動：減少成本的零件配合
在射出成型中，產品的設計需符合模具製造標準，確保製造面與品質面的條件要求：
- 優良的產品分型面設計 – 保證成型完整性、外觀重點、拔模起始位置與順斷差逆斷差等條件。
- 合適的公母模冷卻設計 – 優良的設計能大幅度的避免製程中產品翹曲變形，且能有效提高生產效率，進而降低生產成本，若設計不良，常發生外觀凹陷、翹曲變形、拉長生產週期、尺寸變異大等問題點。
- 合適的共件設計與結構二次加工 – 透過合理設計減少組裝步驟，以及藉由合理的合併組件設計、組件共模、模具機構改善，提高整體生產效率，降低能耗與成本。
4.利用模流分析與精密射出技術，預防成型問題
在塑膠射出成型中，產品設計不能單獨進行。若未納入成型工藝與量產條件，可能會出現設計理想但無法實際生產的情況，造成不必要的開發成本浪費。因此，從設計初期就應結合 DFM（Design for Manufacturability）思維、模流分析與精密模具技術，確保產品具備良好的可射出性與量產穩定性。
- DFM – 讓設計更適合量產，提高可行性
- 模流分析 – 透過多方位的模擬預測，並精準的確認熔融塑膠的流動路徑，以確保材料能到達所有模具表面的微結構細節，提高表面微結構的轉寫率。
- 精密模具設計 – 透過高精度的CNC加工與放電加工技術，使模具能夠成型極小細節，如細微紋理、薄壁結構等，並納入射出成型的參數考量，使精密模具的精度達到最優。
- 射出成型參數調整 – 射出壓力、射出速度、射出位置、保壓壓力、保壓速度、保壓時間、料管溫度、模具溫度、儲料／加料轉速、背壓壓力與冷卻時間等等，甚至在開模方式與頂出方式之條件，如何優化參數達到最高良率，在成型時才能確保塑膠熔融的材料能均勻填充模具，避免流痕、縮痕、噴痕、氣痕、起泡等瑕疵。
- 高精度測量與品質管控 – 透過各式的工具量測，確保每個成品符合尺寸精度要求。
葉合佑實業有限公司的材料應用專業
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- 材料選擇建議 – 根據產品用途，提供最適合的塑膠材料
- 合適的模具開發 – 依據產品的需求來做合理模具開發，避免模具成本過高或者不符合其耐用年限。
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塑膠材料的選擇不僅影響產品性能，更關乎生產成本與市場競爭力。葉合佑實業有限公司透過材料專業分析、精密模具開發、精密射出技術、智能製造流程，確保每一件產品都符合最高品質與市場需求。
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