在聚氨酯浇铸与注塑成型之间进行选择时，通常取决于产量。聚氨酯浇铸是将聚氨酯树脂浇注到根据母模制作的硅胶模具中，因此模具制作成本低且速度快，但每个零件的成本较高。 注塑成型 将熔融的热塑性塑料注入经机加工的金属模具中，因此模具成本要高得多，但一旦模具制成，每个零件的成本就变得非常低廉。
以上是简要说明。本指南的其余部分将说明铸造和模塑各自在哪些方面更具优势、各自隐藏了哪些成本，以及如何根据您自己的零件来计算临界点，而不是盲目依赖经验法则。
快速回答
简要回答：当您需要在几天或几周内获得接近量产质量的零件，且仅需制作原型、试制件或产量在数十至数百件左右时，应采用聚氨酯浇铸工艺。一旦设计定型且产量足够高，使得模具成本分摊到每个零件上的单价低于浇铸工艺的较高单价时，则应采用注塑成型工艺。
聚氨酯浇铸和注塑成型如何制造零件
从图纸上看，铸造和模塑看起来很相似。两者都是通过型腔来生产塑料零件。区别在于型腔的材质以及注入其中的材料。
聚氨酯浇铸
聚氨酯浇铸（通常称为真空浇铸）首先需要一个母模，通常是经过3D打印或数控加工、表面处理达到所需效果的零件。将母模悬挂在箱内，然后在其周围浇注液态硅胶。
硅胶固化后，将模具切开，取出母模，即可得到一个软模具。将双组分聚氨酯树脂混合、脱气，然后在真空条件下将其浇注或注入该模具中，最后进行固化。聚氨酯是一种热固性材料：一旦固化，就无法再次熔化。
注塑成型
注塑成型采用硬质模具，该模具由铝或钢制成，通常经过数控加工，并常采用电火花加工进行精加工。热塑性塑料颗粒在加热的料筒中熔化，随后在高压下注入模具，在模具中冷却，最后被顶出。该模具安装在注塑机上，并自动重复该工艺循环。
如果您想更深入地了解模具方面，我们的 注塑成型服务页面 介绍了我们如何制造和运行量产模具。
铸造与模塑：对比表
下表将各项关键数据并列展示，内容涵盖从模具材料和工装成本到公差和设计变更等。
| 因子 | 聚氨酯浇铸 | 注塑成型 |
|---|---|---|
| 模具材料 | 硅胶（软质） | 铝或钢（硬质） |
| 模具成本 | 低 | 高 |
| 单件成本 | 有所上升，总体持平 | 较低，且随交易量下降 |
| 典型数量 | 数十到低百 | 数千及以上 |
| 首批零件的交货周期 | 几天到几周 | 数周，受工具构建驱动 |
| 典型公差 | 约 ±0.010 英寸 | 约 ±0.005 英寸 |
| 典型壁厚 | 约1至5毫米 | 约0.5至4毫米 |
| 材料 | 模拟热塑性塑料的聚氨酯树脂 | 实际生产的热塑性塑料 |
| 底切 | 使用柔性硅胶通常可以实现 | 该工具中需要侧向动作机构或顶杆 |
| 设计变更 | 便宜：新母模，新硅胶模具 | 成本高：钢材改性或新模具 |
上文所述的公差和壁厚数值是铸造和模塑工艺中典型的公报范围，并非保证值。这些数值会随零件尺寸、几何形状和树脂种类而变化。
聚氨酯浇铸与注塑成型：各自的优势所在
聚氨酯浇铸的优势所在
当设计仍处于动态变化阶段时，聚氨酯浇铸件的强度最高。 制作一个硅胶模具只需几天时间，成本仅为机加工模具的一小部分，因此，无论是对凸台还是卡扣结构进行修改，都只需制作新的母模和新的模具，而无需对模具进行返工。这使其成为工程样机、展会展品、众筹样品以及早期客户试用版的明智之选。
它还能处理一些钢制模具难以应对的几何结构。由于硅胶具有柔韧性，细小的底切部位通常可以直接从模具中取出。包覆成型、嵌件成型和颜色匹配的零件均可轻松实现，且无需为额外的模具工序支付额外费用。我们的聚氨酯浇铸服务正是为这类小批量生产而设计的。
硬度范围：单一工艺，从软到硬
这些树脂的硬度范围很广。 供应商通常提供的橡胶类产品硬度范围约为肖氏A 20至肖氏A 90，而硬质产品则在肖氏D 70至80之间，这些数值均依据ASTM D2240标准使用硬度计测得。如此广泛的硬度范围使得一种工艺即可满足垫片、握把和硬质外壳等产品的生产需求。
| 树脂类型 | 典型硬度 | 典型用途 |
|---|---|---|
| 橡胶状聚氨酯 | 约肖尔A 20至肖尔A 90 | 垫片、握把和软触感部件 |
| 硬质聚氨酯 | 肖尔D 70至80区间 | 刚性外壳和结构件 |
注塑成型的优势所在
注塑成型在单位成本、重复性和材料真实性方面更具优势。一旦模具制成，生产周期短且高度自动化，因此随着产量增加，单件成本会大幅下降。由于金属型腔不会像硅胶那样磨损，因此尺寸公差控制更严，且在整个生产过程中尺寸漂移更小。
最重要的是，你能得到真正的树脂。一个用 ABS, 无论是聚碳酸酯还是尼龙，关键在于该材料的实际冲击强度、耐热性以及认证状况。对于必须通过监管机构或客户测试的零部件而言，这些因素比速度更为重要。我们的 注塑成型服务页面 解释了为什么不同零件的模具费用差异如此之大。
与模塑工艺相比，聚氨酯浇铸的成本如何？
聚氨酯浇铸的成本主要来自人工和树脂。 每个零件都需要手工混合、浇注、固化并脱模，而且每个硅胶模具最多只能使用几十次，具体寿命取决于树脂种类和零件几何形状。因此，无论订购20个还是120个，单个零件的价格都居高不下且几乎没有变化，而且随着订购数量的增加，铸造与注塑的价格差距也会随之扩大。
注塑成型的成本结构恰恰相反：先是一笔较高的固定模具费用，随后是每件较低的变动成本。材料、循环时间和注塑速度共同决定了零件的价格。模具的复杂程度则决定了固定费用：包括型腔数量、侧向动作、表面光洁度，以及模具钢材是铝制、预淬火还是完全淬火的。
没有一个确切的盈亏平衡点
我们在此不会针对聚氨酯浇铸与注塑成型给出一个通用的盈亏平衡点数值。不同供应商公布的案例数据存在分歧，而且您的产品几何形状、树脂和表面处理对结果的影响远大于任何平均值。下一节将介绍如何正确计算这一数值。
如何计算盈亏平衡点
请分别以相同的数量询价，然后使用以下方法： 盈亏平衡产量 = （注塑模具成本 − 聚氨酯模具成本）÷（聚氨酯单件价格 − 注塑单件价格）。 低于该数量时，铸造的总体成本更低；高于该数量时，则造型更划算。
无论是在铸造与模塑之间的任何决策中，包括桥式工具，这一公式都适用。以下是一个示例，其中所用的数字均为整数，仅用于说明计算过程，并非作为价格参考。
例题解析
| 成本项目 | 示例中的值 |
|---|---|
| 注塑模具 | 6,000 |
| 硅胶模具和母模 | 600 |
| 工装的差异 | 5,400 |
| 铸件单价 | 28 |
| 注塑件价格 | 2 |
| 每件的差额 | 26 |
| 盈亏平衡点 | 约208个部件 |
假设模具成本为6,000，硅胶模具和母模成本为600，铸造件单价为28，注塑件单价为2。模具成本差额为5,400。每件产品的成本差额为26。盈亏平衡点约为208件。
三项调整，让跨界车更上一层楼
通过三项调整，使计算结果更准确：
- 数一数你实际需要的硅胶模具有多少个。 如果一个模具能生产几十件铸件，那么200件的订单可能需要多个模具，而这些模具属于铸造环节。
- 加上时间成本。 如果模具制造意味着还要再等几周，导致销售额流失或产品发布推迟，那么这种延误是要付出代价的。
- 包括设计变更。 如果你预计还需要进行两次修改，那么采用铸造工艺可以以较低的成本完成。而对硬化钢模具的每次修改，都需要花费真金白银和实际工时。
一旦这三项都包含在内，交叉成本往往就会发生变化，而硅胶模具费用是最常被省略的项目。
何时选择聚氨酯浇铸，何时应另寻他法
当以下条件中至少有两项成立时，应选择聚氨酯浇铸：
- 您需要在几天或几周内拿到零件，而不是等到工具制造完成后。
- 该设计很可能还会再次更改。
- 数量在几十到几百之间。
- 您需要过模、软触感或颜色匹配的样品，且无需支付模具加工费用。
在以下情况下转为注塑成型：
- 设计方案已定稿并通过验证。
- 年销量以千计。
- 该零件必须采用特定的经认证树脂制造。
- 您需要每次加工都能达到严格且可重复的公差。
| 情况 | 选择聚氨酯浇铸 | 转向注塑成型 |
|---|---|---|
| 设计状态 | 仍在变化中 | 已冻结并经过验证 |
| 数量 | 数十到低百 | 每年数千 |
| 时间安排 | 所需零件将在几天或几周内到货 | 工具构建所需的时间 |
| 材料 | 仿树脂是可以接受的 | 必须使用一种特定的经认证树脂 |
| 公差 | 典型的铸造公差已经足够了 | 每次运行都能保持严格且可重复的公差 |
许多项目都会将聚氨酯浇铸与注塑成型结合使用。一种常见的流程是：先采用聚氨酯浇铸进行工程样机和试制，然后使用铝 桥接工具 首批量产产品采用该材料，待需求得到验证后，再改用淬火钢。
验证陷阱：“类ABS”不等于ABS
一个常见且代价高昂的错误：团队批准了聚氨酯铸件的设计，但首批注塑件的表现却与预期不同，因为铸造和注塑使用的材料不同。
聚氨酯树脂的配方旨在模拟 热塑性塑料，因此供应商会销售被描述为“类ABS”、“类PC”或“类PP”的树脂等级。这些树脂在某些性能（如硬度或刚度）上与原材足够接近，足以满足装配和形状检查的要求。但它们并非在所有性能上都与原材完全一致。 耐化学性、长期蠕变、活动铰链中的疲劳性能、热变形温度以及可燃性等方面，都可能与真正的树脂存在差异。
哪些内容不随之转移
这会带来实际影响：
- 可燃性声明不可转让。 符合 UL 94 标准的注塑件所反映的是该聚氨酯的性能，而非热塑性塑料的性能。认证测试应针对注塑件进行。
- 卡扣的安装方式有所不同。 一个在柔性聚氨酯中经受住反复装配的卡扣，在较硬的模塑树脂中可能会开裂，反之亦然。
- 收缩则不同。 热塑性塑料在模具中冷却时会以各自不同的速率收缩，因此，在铸件上刚好合适的尺寸，在模具上可能会发生位移。
| 属性 | 浇铸聚氨酯件 | 热塑性塑料注塑件 |
|---|---|---|
| 可燃性等级 | 仅适用于该聚氨酯 | 需要进行专门的认证测试 |
| 卡扣式安装特性 | 柔性聚氨酯经得起反复装配 | 较硬的树脂可能会开裂，反之亦然 |
| 收缩 | 遵循浇铸养护要求 | 跟踪热塑性材料在模具中的冷却速率 |
使用铸造件来验证装配适配性、形状、组装情况以及用户反馈。使用注塑件（最好是来自过渡模具的）来验证任何取决于实际材料的方面。
设计一款适用于两种工艺的零件
您可以通过将铸件原型设计得仿佛已准备用于钢制模具一样，从而节省重新设计的工作，这样一个CAD模型即可同时满足铸造和成型需求。铸造工艺的容错性较强，这正是为什么在聚氨酯模具中通过验证的零件，最终往往无法成型。
- 立即添加草稿。 硅胶能轻松脱模无倒角的壁面，而金属工具则无法做到。从第一次修改开始，就在垂直面上添加倒角。
- 确保墙体在型材限值范围内。 铸造工艺可处理那些在注塑件中会下陷或变形的厚壁部位。壁厚应保持相对均匀，并在注塑工艺典型的0.5至4毫米范围内。
- 在设计阶段就应消除那些日后会让你付出代价的倒角。 如果一个倒角之所以能起作用，仅仅是因为硅胶具有柔韧性，请注意这一点。在钢材中，它会变成侧向作用或提升机构。
- 规划浇口和分型线。 确定注塑件的浇口位置和分型线的位置，并将外观表面远离这两处。
在制作母模之前进行一次简短的DFM审查成本很低，却能避免最昂贵的修改——即在钢材切割后才发现的问题。我们关于小批量零件的聚氨酯铸造指南中，对母模制备进行了更详细的说明。
购房者常犯的错误
在铸造和成型项目中，有四种错误屡见不鲜：
- 仅引用一个进程。 如果铸造和模塑的报价数量不一致，就无法进行盈亏平衡点的比较。
- 假设浇注树脂与生产树脂相同。 请参阅上文的验证陷阱。
- 为一个已经定稿的设计订购数百件铸造件。 在这种情况下，一款简单的铝制工具往往在成本上更具优势，而且能提供真正的材料。
- 在设计尚未确定之前就对淬火钢进行切割。 硬化后的修改既费时又费钱。正因如此，铸造或过渡模具才显得物有所值。
常见问题解答
注塑成型与聚氨酯浇铸的主要区别是什么？
聚氨酯浇铸是将聚氨酯树脂浇注到柔软的硅胶模具中，因此模具制造成本低且速度快，但每个零件的成本较高，且模具磨损较快。注塑成型则是将熔融的热塑性塑料注入金属模具中，虽然前期成本较高，但能以较低成本生产零件，且公差更小，并直接使用实际生产的树脂。
聚氨酯铸造的成本是多少？
成本取决于零件尺寸、树脂、表面处理和订购数量。您需要支付母模、一个或多个硅胶模具以及每次浇铸的人工费用，因此单件价格相对较高且较为固定。建议索取两到三种不同数量的报价，以便了解模具成本在订单中的分摊情况。
注塑成型和铸造是一样的吗？
不。浇铸是利用重力或真空将液态树脂注入模具中，使其发生化学固化，通常使用软质模具。而注塑成型则是将熔融的热塑性塑料在高压下注入硬质金属模具中，然后进行冷却。正是这种压力和金属模具，使得批量成型过程更快、更精确。
聚氨酯可以进行注塑成型吗？
热塑性聚氨酯（TPU）可进行注塑成型，常用于密封件、握把和柔性部件。聚氨酯浇铸中使用的双组分聚氨酯树脂属于化学固化的热固性树脂，因此无法熔融并进行注塑。 如果您希望在生产中获得类似聚氨酯的手感，请咨询关于TPU注塑成型的事宜。
何时应从聚氨酯浇铸转为注塑成型？
当设计定型后，或者产量达到使模具成本分摊到整个生产批次后低于单件铸件价格的水平，或者零件必须采用特定的认证热塑性塑料制造时，应进行工艺转换。许多团队会先采用铝制过渡模具，待需求得到验证后再转用淬火钢模具。
为您的项目选择聚氨酯浇铸还是注塑成型
如果您仍在调整设计、急需零件，或者需求量不足几百个，那么铸造聚氨酯通常是更好的选择。 如果设计已定型、产量正在攀升，或者该零件必须通过真正的热塑性塑料认证，那么注塑成型是更优的选择；而且，在母模阶段越早进行规划，转换成本就越低。
本指南中的数据为典型范围，您的临界点将取决于您的几何形状、树脂和表面处理工艺。确定临界点的可靠方法是，针对相同数量的产品，分别计算聚氨酯浇铸和注塑成型的成本。发送 XY加工 请提供您的CAD文件，我们将为您提供铸造和注塑的并列报价，并附上两者的DFM说明。
