一個看似完美的產品設計,卻在量產後陸續出現斷裂問題——這不是設計缺陷,而是材料選擇的失誤。材料特性決定了產品的性能上限、使用壽命和最終成本,選對材料讓產品成功一半。
本文為完整版深度指南(18+種材料、10000+字),適合需要深入了解的讀者。
如果您需要快速決策(5分鐘內找到適合材料),建議先閱讀:

當卡扣連接件遇上結合線強度不足
某客戶選用 PP 製作卡扣連接件,初期樣品測試一切正常,模具開發也很順利。然而量產三個月後,客訴開始湧入——卡扣在使用過程中陸續斷裂,斷裂位置驚人地一致:都在結合線處。
經過失效分析發現:PP 的結合線強度僅為本體強度的 40-50%,當卡扣受力時,結合線處成為最薄弱的環節。最終解決方案是重新開模,改用 PA66 材料。PA66 的結合線強度是 PP 的 2-3 倍,完全解決了斷裂問題。
這個案例的代價?重新開模費用 15 萬、延遲交貨的違約金、客戶信任的損失——這些都源於最初的材料選擇失誤。
材料選擇的三大維度
在深入了解各種材料之前,我們需要建立一個系統性的選材思維框架。
機械性能維度
強度(能承受多大力量)、韌性(會不會脆斷)、耐磨性(長期使用會不會磨損)、結合線強度(熔接線處的強度)
環境耐受性維度
耐熱性(使用溫度範圍)、耐化學性(接觸油脂、清潔劑會不會劣化)、抗UV性(戶外使用會不會變黃變脆)、吸濕性(尺寸會不會因吸水而變化)
加工與表面維度
流動性(複雜結構能不能充填)、表面質感(光澤度、觸感)、後處理性(能不能電鍍、噴漆、印刷)、收縮率(尺寸精度控制)
常用材料特性全解析
Part A: 基礎材料(5種)
最大優勢在於價格低廉、耐化學性優異、韌性好,是日用品和食品接觸應用的首選。
以優異的表面光澤、易加工性和可電鍍特性著稱,是外觀件的理想材料。
機械強度高、耐磨、韌性好,[[結合線強度優異]]——這是它們取代 PP 成為承力件首選的關鍵原因。
**關鍵特性對比:**
- **PA6**:成本較低、流動性好、吸濕性較高(1.5-2.0%)
- **PA66**:強度更高、耐熱更好(95-120°C)、尺寸穩定性佳(吸濕性 1.2-1.5%)
高強度、高透明度、耐衝擊、耐熱性好,是需要透明度的結構件首選。
光線穿透率高達92%,透明度優於PC,具優異的光學特性與耐候性,是光學零件的理想材料。
快速結晶特性使成型週期短,電氣性能優異、耐化學性佳、尺寸穩定性好,是電氣零件的常用選擇。
Part B: 合金材料 - 性能的最佳平衡
將兩種或以上塑膠混合,結合各自優點、改善缺點。例如PC+ABS結合了PC的強度與ABS的流動性和表面品質,成本比純PC低30%。
市場最常用的合金材料,結合PC的抗衝擊韌性與ABS的流動性和表面光澤,成本比純PC低30%,是電子產品外殼的首選。
**典型應用**:筆記型電腦外殼、手機外殼、汽車內飾件、電子產品外殼
結合PC的抗衝擊與PBT的耐化學性、低吸濕性,尺寸穩定性佳,適合需要耐候性的戶外產品與汽車外飾件。
**典型應用**:汽車外飾件、戶外電器外殼、需耐候的結構件
Part C: 高性能工程塑膠
PPS具有優異的耐熱性(連續使用220°C)、固有阻燃性(UL94 V-0)和極低吸水率(<0.05%),是高溫電氣零件的標準材料。純PPS流動性較差,通常添加玻纖增強。
**典型應用**:高溫電氣零件、汽車燃油系統零件、水泵葉輪、電子連接器(耐焊接)
高耐熱(連續使用180°C)、透明、可反覆蒸氣滅菌、生物相容性佳,是醫療器材與實驗室器具的理想材料。
**典型應用**:醫療器材(手術器械、透析器)、實驗室器具、高溫食品容器、航太零件
Part D: 玻纖增強材料 - 性能的倍數提升
在塑膠中加入玻璃纖維(Glass Fiber, GF),大幅提升強度、剛性和耐熱性。玻纖含量通常為 15%、30% 或 40%,含量越高性能提升越明顯。
入門級玻纖增強尼龍,在保持良好韌性的同時提升強度和耐熱性。
**典型應用**:汽車進氣歧管、電動工具外殼、連接器本體
最常用的玻纖增強等級,性能與成本達到最佳平衡。拉伸強度達 180-220 MPa,耐熱溫度提升至 220-250°C。
**典型應用**:汽車引擎周邊零件、高強度齒輪、工業連接器
結合 PC 的韌性與玻纖的剛性,適合需要高衝擊強度的結構件。
**典型應用**:電動工具外殼、汽車保險桿支架、防護罩
PPS(聚苯硫醚)是一種高性能工程塑膠,具有優異的耐熱性(連續使用 220°C)、化學抗性和尺寸穩定性。加入 40% 玻纖後,成為耐高溫結構件的首選。
**典型應用**:汽車燃油系統零件、電子連接器(耐高溫焊接)、水泵葉輪、引擎周邊零件
PPO(聚苯醚)具有極低吸水率(<0.1%)、優異的尺寸穩定性和良好的電氣性能。通常與 PS 共混改性(稱為 modified PPO 或 Noryl),加入玻纖後適合需要尺寸精度的電氣零件。
**典型應用**:電氣開關外殼、電路板支架、HVAC 設備零件、汽車電氣零件
LCP(液晶高分子)是高性能工程塑膠,具有超低收縮率(0.1-0.2%)、極低吸水率(<0.02%)和超高耐熱性(200-280°C)。加入 30% 玻纖後,拉伸強度達 180-240 MPa,是精密連接器的標準材料。
**典型應用**:電子連接器(手機、電腦)、高頻天線、精密齒輪、醫療器械零件
第三章:材料物性對比表
快速選材對照表(30秒找到適合材料)
根據最常見的應用需求,快速找到適合的材料選擇:
需求場景 | 第一選擇 | 替代方案 | 避免使用 | 關鍵理由 |
---|---|---|---|---|
日用品外殼 | PP | ABS | PC | 成本敏感,PP經濟;需美觀用ABS |
承力卡扣 | PA66 | PA6 | PP | PP結合線強度不足易斷裂 |
透明外殼 | PC | PMMA | ABS | PC強度高;PMMA更透明但較脆 |
光學零件 | PMMA | PC | PP | PMMA透光率92%,光學性能最佳 |
需要電鍍 | ABS | - | PP | 只有ABS可電鍍 |
高溫環境 | PA66+30%GF | PPS+40%GF | PP/ABS | >120°C需耐熱材料 |
精密齒輪 | PA66+30%GF | LCP+30%GF | PA6 | PA6吸濕後尺寸變化0.3-0.5% |
電氣連接器 | PBT | LCP+30%GF | PP | 需電氣絕緣性與尺寸穩定性 |
戶外產品 | ASA | PP+UV劑 | ABS | ABS抗UV差,半年變黃變脆 |
電子產品外殼 | PC+ABS | ABS | PP | PC+ABS兼具強度與表面品質 |
汽車外飾件 | PC+PBT | ASA | ABS | 需耐候性,PC+PBT耐化學品 |
醫療器材 | PES | PC | PP | PES可反覆蒸氣滅菌(121°C) |
食品容器 | PP | PE | ABS | PP有FDA食品級認證 |
阻燃外殼 | PPS+40%GF | PC+FR | PP | PPS固有阻燃UL94 V-0 |
完整材料物性對比表
材料 | 拉伸強度(MPa) | 耐熱溫度(°C) | 吸水率(%) | 表面品質 | 典型應用 | |
---|---|---|---|---|---|---|
基礎材料 | ||||||
PP | 30-40 | 80-100 | <0.1 | 中 | 日用品、食品容器 | |
ABS | 40-50 | 80-95 | 0.3-0.4 | 優 | 家電外殼、玩具 | |
PA6 | 70-80 | 80-120 | 1.5-2.0 | 中下 | 齒輪、軸承 | |
PA66 | 80-90 | 95-120 | 1.2-1.5 | 中下 | 汽車零件、卡扣 | |
PC | 60-70 | 120-140 | 0.15-0.20 | 優 | 透明外殼、光學件 | |
PMMA | 65-75 | 80-95 | 0.2-0.3 | 極優 | 光學零件、燈罩 | |
PBT | 50-60 | 120-150 | 0.08-0.15 | 中 | 電氣連接器、開關 | |
合金材料 | ||||||
PC+ABS | 50-60 | 100-120 | 0.2-0.3 | 優 | 電子產品外殼 | |
PC+PBT | 55-65 | 120-140 | 0.1-0.15 | 優 | 汽車外飾件 | |
高性能材料 | ||||||
PPS | 65-75 | 220-240 | <0.05 | 中 | 高溫電氣零件 | |
PES | 80-90 | 180-200 | 0.3-0.4 | 優 | 醫療器材、耐熱透明件 | |
玻纖增強材料 | ||||||
PA6+15%GF | 120-140 | 150-180 | 0.8-1.2 | 差 | 電動工具外殼 | |
PA66+15%GF | 130-150 | 180-200 | 0.6-0.9 | 差 | 汽車進氣零件 | |
PA66+30%GF | 180-220 | 120-140 | 0.3-0.5 | 差 | 引擎周邊零件 | |
PC+30%GF | 120-150 | 140-150 | 0.10-0.15 | 差 | 高衝擊結構件 | |
PPS+40%GF | 180-220 | 240-260 | <0.05 | 差 | 高溫電氣零件 | |
PPO+30%GF | 110-140 | 150-180 | <0.1 | 差 | 電氣開關外殼 | |
LCP+30%GF | 180-240 | 280-320 | <0.02 | 差 | 精密連接器 |
📊 材料綜合性能雷達圖 - 互動對比工具
💡 提示:勾選材料即時更新雷達圖,滑鼠移到圖表查看詳細分數。數據已標準化為 0-100 分便於直觀對比。
特殊需求材料選擇指南
某些應用場景對材料有特殊的認證或性能要求,以下是常見的特殊需求選材指南:
電氣產品外殼通常需要通過UL94阻燃認證,常見等級為V-2、V-1、V-0(V-0最嚴格)。
材料類型 | 阻燃等級 | 特性 | 典型應用 |
---|---|---|---|
PPS+40%GF | 固有V-0 | 無需添加劑、耐高溫220°C | 高溫電氣零件、連接器 |
PC+阻燃劑 | V-0/V-2 | 透明、高強度、成本合理 | 電器外殼、充電器 |
PA66+阻燃劑 | V-0/V-2 | 強度高、耐熱 | 汽車電氣零件 |
ABS+阻燃劑 | V-0/V-2 | 表面質感佳、可電鍍 | 家電外殼 |
食品接觸應用需要通過FDA(美國)或EU 10/2011(歐盟)認證,確保材料不會釋放有害物質。
材料 | 認證 | 耐熱溫度 | 典型應用 |
---|---|---|---|
PP | FDA/EU | 80-100°C | 食品容器、奶瓶、餐具(最常用) |
PE(HDPE/LDPE) | FDA/EU | 60-80°C | 瓶蓋、軟質容器 |
PET | FDA/EU | 70-80°C | 飲料瓶(吹瓶成型) |
PC | 部分等級 | 100-120°C | 奶瓶(需BPA-free) |
Tritan(改性共聚酯) | FDA/EU | 100-110°C | 嬰幼兒用品、水壺(BPA-free) |
醫療器材需通過生物相容性測試,常見標準為USP Class VI(美國藥典)或ISO 10993(國際標準)。
材料 | 認證 | 滅菌方式 | 典型應用 |
---|---|---|---|
PES | USP VI/ISO 10993 | 蒸氣滅菌(121°C, 2000次+) | 手術器械、透析器 |
PC(醫療級) | USP VI/ISO 10993 | EtO/Gamma | 醫療外殼、氧氣面罩 |
ABS(醫療級) | USP VI/ISO 10993 | EtO/Gamma | 醫療設備外殼 |
PP(醫療級) | USP VI/ISO 10993 | 蒸氣/EtO/Gamma | 一次性醫療用品、注射器 |
PEEK | USP VI/ISO 10993 | 蒸氣滅菌 | 骨科植入物、牙科器械 |
透明應用需考慮透光率、抗衝擊性、耐化學性和成本的平衡。
材料 | 透光率 | 抗衝擊 | 耐熱(°C) | 耐化學性 | 相對成本 | 適用場景 |
---|---|---|---|---|---|---|
PMMA | 92%(最佳) | 差 | 80-95 | 中 | 中 | 光學零件、燈罩、展示品 |
PC | 86-89% | 極優 | 120-140 | 差 | 高 | 安全眼鏡、防護罩、手機殼 |
PES | 80-85% | 優 | 180-200 | 優 | 極高 | 醫療器材、耐熱透明件 |
Tritan | 88-90% | 優 | 100-110 | 優 | 高 | 食品容器、嬰幼兒用品 |
PETG | 85-88% | 中 | 70-80 | 中 | 低 | 包裝、瓶罐、展示架 |
應用場景的材料選擇邏輯
完整決策樹:從需求到材料的邏輯選擇
25個實務應用案例
日用品外殼
首選 PP(成本低)或 ABS(外觀佳)。理由:不需高強度、成本敏感、可能需要表面處理
汽車內飾件
首選 PA66或PA66+30%GF(視溫度而定)。理由:耐熱、耐磨、強度要求高、需承受引擎高溫
電子連接器
首選 PBT(一般)或 LCP+30%GF(高精密)。理由:電氣絕緣性、尺寸穩定、耐焊接溫度
卡扣連接件
首選 PA6/PA66(結合線強度),避免 PP(結合線處易斷)。理由:承力部位必須考慮結合線強度
透明外殼
首選 PC(強度高)或 PMMA(極透明)。理由:PC抗衝擊、PMMA光學性能更佳但較脆
精密齒輪
首選 PA66+30%GF 或 LCP+30%GF(視精度要求)。理由:耐磨、低吸濕、尺寸穩定
汽車燈罩
首選 PMMA(透光率92%)。理由:耐候性佳、透明度高、成本合理
手機外殼
首選 PC+ABS。理由:兼具PC強度與ABS表面質感、成本比純PC低30%
需電鍍外殼
只能選 ABS。理由:ABS是唯一能穩定電鍍的常用塑膠
汽車外飾件
首選 PC+PBT 或 ASA。理由:需耐候性、抗UV、耐化學品
阻燃電氣外殼
首選 PPS+40%GF(固有阻燃)或 PC+阻燃劑。理由:需達 UL94 V-0 標準
醫療手術器械
首選 PES。理由:耐蒸氣滅菌(121°C, 2000次)、生物相容性、透明
食品容器
首選 PP。理由:FDA食品級認證、耐化學性、成本低
戶外廣告招牌
首選 PMMA 或 ASA。理由:PMMA透明耐候、ASA抗UV不變黃
電動工具外殼
首選 PA66+15%GF。理由:耐衝擊、耐磨、成本合理
筆電外殼
首選 PC+ABS 或 ABS。理由:表面處理性好、可噴漆、質感佳
引擎室零件
首選 PA66+30%GF 或 PPS+40%GF。理由:耐高溫(>150°C)、耐油脂
水泵葉輪
首選 PPS+40%GF。理由:耐熱、耐化學腐蝕、尺寸穩定
實驗室器具
首選 PES 或 PP。理由:PES耐高溫滅菌、PP耐化學品
安全眼鏡
首選 PC。理由:高抗衝擊、透明、防護性能優異
高壓電氣開關
首選 PBT 或 PPO+30%GF。理由:電氣絕緣性、耐電弧、尺寸穩定
玩具外殼
首選 ABS。理由:表面光澤好、安全無毒、可上色
物流週轉箱
首選 PP。理由:韌性好、耐衝擊、成本低、可回收
展示品底座
首選 PMMA。理由:極高透明度、質感佳、適合展示
航太零件
首選 PES 或 PEEK(超高性能)。理由:耐高溫、阻燃、尺寸穩定、低煙霧
材料選擇的常見錯誤
- 問題:用便宜的 PP 做需要強度的零件
- 務實解法:根據受力分析選擇足夠強度的材料(PA6/PA66)
- 完美主義解法使用有限元分析驗證應力分佈,精準選材
- **案例**:卡扣連接件用 PP,結合線強度不足導致斷裂,重新開模改用 PA66
- **代價**:重開模費用、延遲交貨違約金、客戶信任損失
- 問題:戶外產品用 ABS,沒考慮 UV 劣化
- 務實解法:戶外產品選擇抗 UV 材料或添加 UV 穩定劑
- 完美主義解法使用 ASA(ABS 的抗 UV 改良版)或添加高效 UV 穩定劑
- **後果**:半年後產品變黃、變脆、強度大幅下降
- **正確做法**:開發階段就進行 UV 老化測試
- 問題:精密齒輪用 PA6,沒考慮吸水後尺寸變化
- 務實解法:精密件考慮低吸濕材料(LCP+30%GF、PC+30%GF、PPS+40%GF)
- 完美主義解法根據使用環境濕度計算尺寸補償,或選用超低吸濕材料
- **後果**:尺寸變化導致配合不良、運轉異音、提早失效
- **關鍵數據**:PA6 吸水後尺寸可能膨脹 0.3-0.5%
- 問題:不需高溫的產品用 LCP+30%GF
- 務實解法:選擇剛好滿足需求的材料等級(如 PA66 或 PA66+30%GF)
- 完美主義解法建立材料等級決策矩陣,系統化評估
- **後果**:成本暴增 10-20 倍,毫無必要,降低產品競爭力
- **正確做法**:根據實際使用溫度和精度要求選材
- 問題:需要電鍍的零件用 PP
- 務實解法:開模前確認表面處理需求,選擇可電鍍材料(ABS)
- 完美主義解法提前與電鍍廠商確認材料相容性和處理參數
- **後果**:PP 無法電鍍,必須換料重開模,損失慘重
- **關鍵提醒**:電鍍、噴漆、印刷等後處理都對材料有要求
材料選擇常見誤解澄清
實務中有許多材料選擇的誤解,以下澄清常見的錯誤認知:
真相:玻纖增強提升強度和剛性,但犧牲表面品質、韌性和成本。
- ✅ 適用場景:結構件、承力部位、耐熱要求、尺寸精度高(如齒輪、汽車零件)
- ❌ 不適用:外觀件(表面粗糙)、需要韌性的部位(如卡扣、需要彎曲的零件)
- 💡 關鍵判斷:只在需要高強度和剛性時選玻纖,否則純材料更適合
真相:PA6成本低但吸濕性高(1.5-2.0%),吸水後尺寸膨脹影響精度;PA66強度更高、吸濕性較低(1.2-1.5%)、尺寸穩定性佳。
- ✅ 選PA6:成本敏感、精度要求不高(±0.3mm以上)、低負載齒輪
- ✅ 選PA66:高精度齒輪(±0.1mm)、高負載、需要長期尺寸穩定性
- ✅ 選PA66+30%GF:極高負載、高溫環境(>100°C)、精密齒輪
- 💡 關鍵數據:PA6吸水後尺寸膨脹0.3-0.5%,PA66約0.2-0.3%
真相:透明材料有多種選擇,PC只是其中之一,需根據具體需求選擇。
- ✅ 選PMMA:光學性能優先(透光率92%)、燈罩、展示品
- ✅ 選PC:抗衝擊優先(安全眼鏡、防護罩)
- ✅ 選PES:耐高溫+透明(醫療器材、需滅菌)
- ✅ 選Tritan:食品級透明(嬰幼兒用品、水壺)
- 💡 PC的弱點:怕酒精和清潔劑(應力龜裂)、易刮傷、價格高
真相:ABS表面質感佳、可電鍍,但抗UV性能差,不適合戶外使用。
- ✅ 適用:室內產品(家電、玩具、電子產品外殼)
- ❌ 不適用:戶外產品(半年後變黃變脆)
- ✅ 戶外替代方案:ASA(ABS改良版,抗UV)或添加高效UV穩定劑
- 💡 實測:ABS戶外曝曬6個月後,衝擊強度下降50%以上
真相:材料選擇的最佳策略是「剛好滿足需求」,而非「性能最好」。
- ❌ 過度設計:常溫產品用LCP(成本暴增10-20倍,性能浪費)
- ✅ 精準選材:根據實際使用溫度、強度、精度需求選擇
- 💡 案例:手機外殼用PC+ABS(性能夠+成本合理),不需要用LCP或PPS
- 💡 總成本考量:材料費+模具費+加工成本+週期時間
真相:PC+ABS是為了平衡性能與成本,犧牲部分PC強度換取更好的加工性和表面質感。
- PC+ABS優勢:流動性好、表面光澤佳、成型週期短、成本低30%
- PC+ABS劣勢:強度略低於純PC、耐熱性略低
- ✅ 選PC+ABS:電子產品外殼(手機、筆電、家電)
- ✅ 選純PC:需要高強度和耐衝擊(安全眼鏡、防護罩、汽車零件)
真相:PP是性價比極高的材料,在合適的應用場景表現優異。
- PP優勢:耐化學性優異、韌性好、食品級認證、價格低
- PP限制:強度較低、結合線強度不足、耐熱性一般
- ✅ 最佳應用:日用品、食品容器、化學品容器、活頁夾、週轉箱
- ❌ 不適用:承力卡扣、齒輪、高溫環境、精密結構件
- 💡 全球產量最大的塑膠材料之一,應用廣泛
真相:不同材料收縮率差異極大,換材料=重新開模!
- 收縮率差異:PP約1.5-2.0%,PA66+30%GF約0.3-0.5%(差3-4倍)
- 後果:換材料導致尺寸不符、模具報廢、重新開模損失慘重
- ✅ 正確做法:開模前就確定材料,考慮所有使用條件
- 💡 特殊情況:同系列相近材料(如PA6→PA66)可能可行,但需試模驗證
材料、模具與成本的關係
不同材料對模具和加工的影響遠超過材料本身的價格差異。
材料 | 加工溫度 | 模具鋼材要求 | 加工難度 | 週期時間 | 總成本影響 |
---|---|---|---|---|---|
PP | 200-280°C | 標準鋼材(P20) | 容易 | 短 | 低 |
ABS | 200-250°C | 標準鋼材(P20) | 容易 | 短 | 低 |
PA6/PA66 | 260-290°C | 需耐熱鋼(SKD61) | 中等 | 中 | 中 |
PC | 270-320°C(依牌號調整) | 需耐熱鋼(SKD61/NAK80) | 較難 | 長 | 中高 |
PPS+40%GF | 300-340°C | 高溫鋼材(SKD61+) | 困難 | 中 | 高 |
LCP+30%GF | 320-380°C | 高溫鋼材(SKD61+) | 困難 | 中 | 高 |
開模前材料確認清單
材料替代方案建議表
當原定材料無法取得、成本超出預算、或性能不符需求時,以下是常見的材料替代方案:
基於成本考量的替代方案
原材料 | 降成本替代方案 | 性能差異 | 需注意事項 |
---|---|---|---|
PC | PC+ABS | 強度略降、耐熱性略降 | 成本降30%,適合非極端應力場景 |
PA66+30%GF | PA66或PA6+30%GF | PA66成本低15%;PA6+30%GF成本低20%但吸濕性高 | 檢查負載和溫度是否能接受 |
LCP+30%GF | PPS+40%GF或PA66+30%GF | 精度略降、吸濕性增加 | 成本降50-70%,檢查精度需求 |
PMMA | PETG或透明ABS | 透光率降低、光學性能下降 | 成本降40-50%,適合非光學用途 |
PES | PC(醫療級)或PPSU | 耐熱性降低(PPSU接近) | 檢查滅菌方式相容性 |
基於性能提升的替代方案
原材料 | 性能提升替代方案 | 性能改善 | 成本影響 |
---|---|---|---|
PP | PA6或ABS | 強度提升2倍、結合線強度大幅改善 | 成本增加50-80% |
PA6 | PA66或PA6+15%GF | PA66強度高、吸濕性低;PA6+GF剛性大增 | 成本增加20-40% |
ABS | PC+ABS或ASA | PC+ABS強度高;ASA抗UV | 成本增加30-50% |
PA66 | PA66+30%GF | 強度提升2倍、耐熱提升30°C、剛性提升3-5倍 | 成本增加40-60% |
PC | PC+30%GF | 剛性大增、耐熱提升、尺寸穩定性改善 | 成本增加30-50%、表面粗糙 |
📊 材料升級性價比分析圖
以下圖表清楚顯示性能提升幅度與成本增加比例的關係。 綠色柱代表性能提升倍數,橘色柱代表成本增加百分比。
- 綠色柱(左軸):性能提升倍數(數值越高越好)
- 橘色柱(右軸):成本增加百分比(數值越低越經濟)
- 最佳性價比:綠色柱高但橘色柱低的選項(如 PA6→PA66)
- 點擊柱狀圖:查看該升級方案的詳細資訊與應用建議
基於特殊需求的替代方案
需求 | 首選材料 | 備選方案1 | 備選方案2 | 選擇邏輯 |
---|---|---|---|---|
戶外抗UV | ASA | ABS+UV劑 | PC+PBT | ASA最佳;ABS+UV劑成本低;PC+PBT耐候+強度 |
高溫環境(>150°C) | PPS+40%GF | PA66+30%GF | LCP+30%GF | PPS性價比佳;PA66極限180°C;LCP極限280°C |
精密齒輪 | PA66+30%GF | LCP+30%GF | PPS+40%GF | PA66性價比高;LCP精度最高;PPS耐高溫 |
透明+耐衝擊 | PC | Tritan | 改性PMMA | PC最強;Tritan耐化學品;改性PMMA光學佳 |
阻燃要求 | PPS+40%GF | PC+FR | PA66+FR | PPS固有阻燃;PC+FR透明可選;PA66+FR高強度 |
食品接觸 | PP-F | PE-F | Tritan | PP最常用;PE軟質;Tritan高端透明 |
電鍍需求 | ABS | PC+ABS(特殊等級) | 無 | ABS是電鍍標準材料;PC+ABS部分等級可電鍍 |
醫療滅菌 | PES | PC(醫療級) | PP(醫療級) | PES反覆蒸氣滅菌;PC用EtO/Gamma;PP一次性 |
📊 特殊需求材料適用性矩陣
快速查找特定需求的最佳材料選擇。 點擊任一需求可查看首選材料、備選方案與選擇邏輯。
- 首選材料評分:深綠色代表最適合(95-100分)
- 備選方案:淺綠色代表次優選擇(70-94分)
- 可考慮:淺黃色代表有限制但可用(30-69分)
- 不推薦:紅色代表不適合(0-29分)
- 點擊矩陣格:查看完整的材料選擇邏輯與替代方案
- 快速決策:找到您的需求,立即獲得推薦材料
材料替代決策流程
精密件選材關鍵:吸濕性與尺寸穩定性分析
精密件(如齒輪、連接器、軸承)對尺寸公差要求嚴格,材料的吸濕性會直接影響尺寸穩定性。PA系列材料吸水後可能膨脹 0.3-0.5%,對於精密配合會造成嚴重問題。
📊 材料吸濕性 vs 尺寸穩定性散點圖
以下散點圖清楚顯示不同材料的吸水率與尺寸變化率的關係。 紅色區域材料不適合精密件,綠色區域材料適合精密應用。
- 橫軸(X):吸水率 %(對數刻度,數值越小越好)
- 縱軸(Y):尺寸變化率 %(數值越小越好)
- 🔴 紅色區域:高吸水率材料(PA6, PA66),不建議用於精密件
- 🟢 綠色區域:低吸水率材料(LCP, PPS, PC+GF),適合精密件
- 點擊數據點:查看該材料的詳細資訊與應用建議
結論
實務要點總結
- 根據實際需求選材,不要過度設計也不要性能不足
- 注意結合線強度,承力部位避免用低強度材料(PP)
- 考慮環境因素:溫度、化學品、UV、濕度
- 精密件注意吸濕性對尺寸的影響(PA6/PA66 吸水後膨脹 0.3-0.5%)
- 開模前確認表面處理需求(電鍍只能用 ABS)
- 計算總擁有成本,不只是材料價格(含模具、加工、週期時間)
「選對材料讓產品成功一半」不是誇飾,而是實戰總結。
材料特性決定了產品的性能上限——用 PP 做承力件,再怎麼優化設計也無法達到 PA66 的強度;用 ABS 做戶外產品,再怎麼保護也擋不住 UV 劣化。
同時,材料選擇也影響製造成本和時程——高性能材料需要更高溫的加工、更長的週期、更好的模具鋼材。這些都是總成本的一部分。
最聰明的材料選擇不是「選最好的」,而是「選剛好的」。剛好滿足性能需求、剛好符合成本預算、剛好匹配製造能力。
從 PP 到 LCP+30%GF,每種材料都有它最適合的舞台。工程師的專業,就在於精準判斷——哪個舞台該用哪個演員。選對了,產品成功一半;選錯了,再好的設計也救不回來。