工程塑料的性能不斷提高，以塑料替代金屬的案例也隨著更加普遍。新一代的纖維增強塑料，例如Solvay 公司的IXEF , 其機械性能己可與一些金屬媲美，加上IXEF注塑后的表面非常平滑美觀，也可用于結(jié)構(gòu)性的外觀件上。又例如 Solvay 的Amodel PPA，有些型號的熱變形溫度可高達 310℃ 而且耐水解，可用于又高溫又潮濕的環(huán)境中。在纖維增強的塑料中，長纖維熱塑性塑料近年在國內(nèi)外也人氣急升，成型后的纖維仍可保持相當(dāng)?shù)拈L度而且互相纏結(jié)，使成品同時具備高剛性及很好的韌性;加上尺寸穩(wěn)定性、質(zhì)輕及耐腐蝕等優(yōu)點，長纖材料已被廣泛用于 汽車、航天、醫(yī)療、交通、體育用品、家用電器和電子產(chǎn)品中。現(xiàn)在的汽車設(shè)計中塑料部件己占車重的16%，第一基石(香港)有限公司(www.first-foundation.com)估計在五年內(nèi)此百分率將繼續(xù)增加至約25%。這趨勢令新一代的汽車更省油、更少碳排放及更舒適。
塑料代金屬的好處
雖然個別塑料應(yīng)用在不同的代金屬個案中有著不完全一樣的誘因，一般而言以工程塑料替代金屬可歸納為以下的好處:
1. 減輕重量 - 代金屬塑料的比重大部份在1.7 以下。比 鋼 (~7.8) 及質(zhì)輕的金屬如鋁(~2.8) 等更輕。一般來說，使用碳纖維增強的塑料在減重上的效果更明顯。
2. 耐化學(xué)性- 較高的耐化學(xué)性讓 塑料件比金屬更可抵抗銹蝕、雨水、清潔劑等物質(zhì)。
3. 節(jié)省成本 - 不單比較部件成 本，在整體系統(tǒng)的成本效益上，塑料件可能有助整合數(shù)個組件，減少部件數(shù)目和組裝工序，或在注塑時著色以減少金屬件的拋光及上色等成本。
4. 適合更復(fù)雜部件- 當(dāng)部件的復(fù)雜度提高，塑料部件比金屬件的工序和成本上升較緩和。
5. 增加設(shè)計自由度- 塑料件更能勝任生產(chǎn)形狀復(fù)雜的設(shè)計，設(shè)計自由度更高，更可加強品牌或產(chǎn)品的獨特性。
6. 降低廢品率 - 使用塑料時可降低多重工序及回料使用都有助減少廢品率。
7. 吸聲減震 - 塑料件 對緩和震動及降低噪音較有效，讓產(chǎn)品的使用更安靜更耐用。
塑料代金屬的步驟
首先擬定哪些金屬部件有可能由塑料替代 。對現(xiàn)有的設(shè)計作綜合的功能性和工序成本的評估。一般來說, 無牽涉部件間之轉(zhuǎn)動或滑動，或?qū)κ巩f時無需牽涉到裝卸功能的部件，可以統(tǒng)合成較少組成部份，亦可能較適合由塑料件替代。在組裝上，原來的螺釘設(shè)計也可考慮減少或以彈力嵌入(snap fit)、超聲或其他的裝嵌法取代。此外在設(shè)計方面，也可使用FEA (有限元分析) 預(yù)先評估塑料件在使用時的受力狀況和安全系數(shù)。模具的設(shè)計和加工參數(shù)方面 , 利用 MFA (模流分析) 等軟件工具可助分析注塑時的應(yīng)力分布。有助優(yōu)化成品部件和生產(chǎn)工藝，讓項目達到更高經(jīng)濟效益。
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