產品設計工藝有哪些（產品設計工藝知多少）

2023-08-09 10:42:18

產品設計工藝知多少——熱成型

工業設計公司接觸的產品千差萬別，並非所有的產品都需要成千上萬的批量生產。還有一些產品只是需要幾百或者幾十件的產量，比如大型醫療產品。

面對這種情況使用注塑的開模費用相對而言就不夠划算了，產品設計師可以考慮給甲方推薦板材熱成型工藝，能夠輕鬆達到產品外觀的複雜造型設計要求。

熱成型加工工藝中，熱塑性板材利用熱量和壓力成型。低壓加工比較便宜且用途廣泛，採用較高壓力則可以產生與注塑成型相似的表面粗糙度和細部結構。

加工成本：

模具成本低至中

單位成本低至中（材料成本的3倍）

典型應用：

浴缸和淋浴盆

包裝

交通運輸和航空航天工業內飾

適用性：

卷料進給：小批量至大批量生產

單件進給：單件至批量生產

加工質量：

今天赫茲工業設計小編給諸位介紹一下熱成型工藝：

工藝簡介

有兩種不同的熱成型方式：單件進給和卷料進給。單件進給熱成型適用於體量較大的產品，如託盤、浴缸、淋浴盆和行李箱。通常將板材切割成一定尺寸並由手工裝載。另外一種方式是採用捲筒進料的形式，其過程是將捲軸上的卷材作為材料來源而持續加工。通常這種加工形式也叫作在線加工，因為它在連續操作中熱成型、修整和堆疊。

熱成型包括真空成型、壓力成型、插塞輔助成型和雙板熱成型。

真空成型是板材成型工藝中最簡單、成本最低的一種。主要流程為：將一張熱塑料吹入氣泡，然後使其吸附在模具表面。模具為單面形態，因此只有塑料的一面會受到其表面的影響。在壓力成型中，熱軟化板材在壓力的作用下進入模具。壓力越高，意味著可以塑造更精細複雜的細節，包括表面紋理。對於體量較小的零件加工，此工藝可以達到類似注塑成型加工的零件水平。

這兩種工藝適合用於塑造位移量較小的淺型幾何形狀。對於有一定深度的形體，工藝中需要藉助插塞輔助。塞子將軟化的材料推入凹槽，並使其均勻拉伸。

雙板熱成型則是結合了這些工藝的特點，用於空心零件的加工要求。兩張板材基本上是同時熱成型的，並且在它們保持較高溫度的時候粘在一起。這種工藝比較複雜，因而加工成本也比傳統的熱成型更高。

典型應用

熱成型工藝被廣泛用於生產各種產品，從一次性食品包裝到重型可回收運輸包裝。一些典型的例子包括透明塑料包裝、翻蓋式包裝、化妝品託盤、飲水杯和公文包。

該工藝還可用於生產照明擴散設備，浴缸和淋浴盆，花盆，指示牌，自動售貨機，小型或大型水箱，摩託車整流罩，汽車、飛機和火車的內飾，消費電子產品的外殼和防護頭盔。

吸塑包裝（氣泡膜包裝）是採用熱成型工藝製成的。它是在真空成型機的滾軸上連續生產的，形成薄片並將空氣密封到單獨的氣泡中，為所包裝的貨物提供保護性緩衝。

真空成型模具非常便宜，因此適用於原型製造和小批量生產。

相關工藝

低壓熱成型技術用途廣泛，價格低廉。這是因為它使塑料塑化為軟化的薄板，而不是形成大量的熔融材料。這使得熱成型有別於其他許多塑料成型工藝。

然而，使用板材小幅增加了材料成本。為了將這一影響最小化，一些工廠使用自己擠出的材料進行生產。

壓力成型可以產生與注塑成型相似的表面粗糙度。雖然壓力成型使用的模具更昂貴，但對於一些應用來說，會比注塑成型的花費少。這是因為它使用的是單面模具，而不是注塑成型所需的成對模具。

雙板熱成型用於生產3D空心幾何形狀。類似的零件可以通過吹塑成型和旋轉成型來生產，但熱成型的好處是它對於大型的平板來說是理想的。另外，兩面不限於相同的顏色，甚至不限於同種材料。

材料的發展意味著雙板熱成型產品有時會具有合適的特性，適合於以前由複合層壓成型工藝製成的零件。

加工質量

加熱並形成一張熱塑性塑料片，然後拉伸它。一個設計合理的模具將以均勻的方式牽拉它。否則，材料的屬性將基本保持不變。因此，模具表面處理工藝、成型壓力和材料這三者將決定表面粗糙度。

熱成型塑料板材與模具接觸的那一面與壓力成型的零件相比，表面粗糙度要大一些，但反面則平滑無瑕。因此，零件通常被設計成與工具接觸的一側在應用中被隱藏起來。模具可以向外（凸型）或向內（凹型）彎曲。壓力成型可產生較小的表面粗糙度和完美的細節再現。

設計機遇

熱成型通常在單個模具上進行。在真空成型過程中，模具可以由金屬、木材或樹脂製成。木材和樹脂是原型製造和小批量生產的理想模具材料。一個樹脂工具可以持續循環使用10至500次，具體次數取決於形狀的複雜程度。想要生產更多產品，則使用鑄造或機械加工的鋁模具。

類似於其他模製操作，插入物可以用來形成凹入角度。它們通常通過手動插入和移除。成型後的零件加工或切割有時會產生同樣的效果。否則，零件可以單獨模製並焊接在一起。

許多熱塑性材料適合熱成型加工。而且，每一種材料都具有眾多的裝飾與功能優勢。現在已開發出更多熱成型材料，其中包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的合成物。

多層材料是混合擠壓成型的，有諸多優點。例如，可避免潮溼或細菌汙染，具有不同的顏色，以及將再生材料夾在各層之間以節約能源。

熱成型工藝可以製造有紋理的板材（左圖）。通常，板材的一面有紋理，不貼著模具的一面是光滑的。材料製造商可鑄造或擠壓形成一系列的標準紋理，如磨砂、毛糙、鏡片、浮飾和浮雕。

雙板熱成型能生產3D中空零件。優點在於輕質與剛性、絕緣性，以及可以使用兩種獨立的材料（上部和下部）。單板熱成型的零件通常只有一面是功能性的，而雙板熱成型的兩個表面都是功能性的。

泡沫可以被製造為雙板板材，或者在成型後進行注塑，以增加剛性和強度

熱成型工藝詳細對比技術說明真空成型工藝技術說明：

真空成型是一種簡單的工藝，為其他熱成型技術提供了基礎。將一片材料加熱到其軟化點。每種材料的軟化點都是不同的。例如，聚苯乙烯（PS）的軟化點為127～182℃，聚丙烯（PP）材料的軟化點為143～165℃。某些材料，例如高抗衝聚苯乙烯（HIPS），具有較大的操作空間（因為適合模鍛的溫度範圍比較大），這使得它們更容易熱成型。

將軟化的塑料片吹成氣泡，均勻地拉伸。然後反轉氣流，把模具推到板材上。通過約96 kPa的真空將材料吸到模具的表面上。在工具上打孔以便空氣流通，孔位於模腔的凹進處，並穿過模具表面以儘可能有效地抽出空氣

壓力成型工藝技術說明：