普象-让好设计发光

本篇文章从从ID设计选材的视角出发，

尽量单纯讲述材料部分，不涉及制造工艺。

材料的选择是CMF的基础，

一旦材料确定，后续的成型工艺和色彩的实现方式就相对确定了，

材料的选择和产品的产量直接挂钩，

制造商可直接应用的材料状态为起始点，不深究化学层面。

接下来进行陈述，希望大家带着批判的眼光看待此文，

欢迎提问，以便后续能够把这篇文章完善的更好！

一.材料的分类

材料分类的归类方式有多种，

个人觉得按照化学成分的分类相对而言比较容易理解：

• 金属材料：铁、铝、铜及其合金（如 6061 铝合金、钛合金）

• 无机非金属材料：陶瓷、玻璃、水泥、石英等

• 有机高分子材料：塑料（ABS/PC/TPU 等）、橡胶、纤维（天然纤维 / 合成纤维）

• 复合材料：碳纤维增强塑料（CFRP）、玻璃纤维复合材料、金属基复合材料

感兴趣的可以深入了解，找到一种方便自己记忆和梳理的分类方式，方便后续应用。

（个人的设计领域集中在3C类，无机非金属材料接触较少，本文暂不介绍）

二.材料应用流程：

为了读者理解方便，也为了规避自己的知识盲区，

将按照材料在实际应用采购流程中进行介绍，

不触及化学原理，以及为合成之前的材料知识。

如下图所示，

• 原料厂：输出矿石、石油衍生物等未加工或初加工物质（如铝土矿、原油）。

• 原材厂：将原料加工为可直接用于生产的材料形态（如铝锭、塑料颗粒、玻璃原片）。

• 模具厂：根据产品设计需求制作成型模具（如注塑模、冲压模、吹塑模）。

• 成型厂：通过模具实现材料的批量成型与组装（如注塑成型、CNC 加工、压铸）。

  注：实际生产中各环节可能整合（如原料与原材加工一体、模具与成型同厂完成）。

实际情况下，原料和原材可能在同一个工厂就完成了，模具和成型也可能在同一个工厂就完成了，

下图只是为了方便读者理解，进行的拆分，

三.常用材料的介绍

以下仅收录介绍了四类常用材料介绍：

• 金属材料

• 塑料

• 弹性体

• 环保材料

1.金属材料

1.1金属原材料的基本认识

电子产品常用铝、铜、铁及其合金，以锭材（如铝锭）、板材（如不锈钢板）、型材（如铝挤型材）为主要形态。合金化可显著优化性能，例如：

6061 铝合金：轻质、易加工，适用于 3C 产品外壳（如笔记本电脑中框）；

钛合金：高强度、低密度、抗腐蚀，多用于高端产品（如 iPhone 15 Pro 钛金属边框）。

⬆铝锭⬆

⬆钢卷⬆

⬆铝型材⬆

1.2金属材料的选择

 优势：优异散热性（铜 / 铝）、高强度（钢 / 钛合金）、金属质感（阳极氧化 / 喷砂处理后）；

 限制：成本敏感（钛合金是铝合金的 10 倍以上）、成型难度（复杂曲面需多工序加工）；

 创新案例：

特斯拉一体化压铸车身：使用 7000 系铝合金，通过超大型压铸机实现后底板一次成型，零件数量减少 370 个，重量降低 30%；

小米 MIX 系列陶瓷 + 金属框架：不锈钢中框与氧化锆陶瓷后盖结合，平衡强度与手感。

金属材料堪称 “六边形战士”，散热快、强度高，表面一处理，瞬间贵气拉满！但它有个致命弱点 —— 太 “烧钱”！要是一开始就把整机成本卡死，那金属材料的选择和生产工艺，直接原地 “摆烂”。

好不容易跨过成本这道坎，新难题又连环暴击！压铸得防砂孔 “捣乱”，打磨得拿捏精细度；CNC 加工，能像苹果那样拿整块铝 “一 C 到底” 的企业少之又少；冲压得把控造型深度和圆角，不然金属分分钟 “闹脾气” 疲劳断裂；型材还得在截面和结构配合上 “抠细节”。

熬过成型大关，表面处理又是 “拦路虎”！喷砂遮瑕、氧化上色是常规操作，但想省钱跳过前面步骤？那就别指望喷砂均匀、颜色清新了，直接和精致效果 “友尽”！金属材料应用和制造工艺这对 “冤家”，咱们下期在工艺片再唠

2.塑料

2.1塑料原材的基本认知

无论ABS PC TPU HIPS 所有塑料，交付给制造端都是颗粒状态，如下图所示

想要让塑料有更丰富的颜色，就需要加入色粉、色母来进行调色，色粉、色母状态为粉末状，如下图：

颜色一定要在量产前定好，并定出色差范围，方便工厂备料，临时变动会延误量产时间，

注塑混料，无论用色粉和色母都会出现流痕和色彩不均等现象，

通常颜色要在原料厂调好，并备料，

注塑时直接应用，相对更容易控制。

下图是一些常用塑料的中英对照，以及主要用途的对照表，

2.2塑料的选择

材料选择需遵循行业标准，

食品接触材料需符合 FDA 或 GB 4806 标准，

如婴儿奶瓶常用 PP 材质；

防火材料需满足 UL 94 V-0 标准，

充电器外壳常用 PC/ABS 阻燃合金。

成本与工艺适配方面，高透明产品可选 PMMA 或 PC；

追求软质触感可选 TPU 或 TPE。

例如，眼镜镜片常用 PMMA 制作，因其透光性好且成本适中；

手机软壳大多采用 TPU，柔软防滑且能有效保护手机。

此外，阿迪达斯海洋塑料跑鞋鞋面采用回收 PET 瓶制成的聚酯纤维，

大疆无人机外壳使用玻璃纤维增强尼龙，都是创新应用案例。

本文不涉及工艺部分，不做展开。

想要快速全面了解塑料基本属性和应用的读者可以阅读以下链接，干货满满：

https://formlabs3d.cn/blog/guide-to-manufacturing-processes-for-plastics/

3.弹性体

这部分要仔细讲解一下，也是近期才分清楚的。

3.1 什么是弹性体？

一句话概括：弹性体是一类 柔软、能被拉伸 / 挤压，且松手后能快速恢复原状的材料，核心特性是 “高弹性”。

• 生活例子：橡皮筋（拉长后回弹）、硅胶手机壳（捏扁后复原）、运动鞋底（踩下去后弹起）。

• 本质特点：分子结构柔软且富有韧性，拉伸时分子链被拉长，外力消失后分子链自动 “缩回去”，恢复原来的形状。

3.2 弹性体和塑料有什么区别？

3.3 弹性体的细分：两类核心类型

根据 “加热后能否重新塑形”，弹性体分为两大类：

3.3.1 热固性弹性体（一次成型，加热不融化）

• 特点：成型时需 “硫化”（类似胶水固化），一旦定型，加热后不会变软，也无法重复加工。

• 常见材料：

• 天然橡胶：来自橡胶树，做橡皮筋、汽车轮胎（耐磨但怕高温）。

• 合成橡胶：如丁苯橡胶（汽车轮胎）、三元乙丙橡胶（门窗密封条）。

• 硅胶：耐高温（-50℃~200℃）、无毒，用于婴儿奶嘴、厨房硅胶铲、手机防水密封圈。

3.3.2 热塑性弹性体（TPE，可反复加热重塑）

• 特点：无需硫化，加热后能像塑料一样熔化，冷却后又变弹性体，可反复加工（类似橡皮泥）。

• 常见材料：

• TPU：耐磨、耐低温（冬天不硬），用于运动鞋底（如阿迪达斯 Boost）、手机保护壳、汽车内饰。

• SEBS/SBS：柔软亲肤，用于儿童玩具（软胶鸭子）、日用品（鼠标垫、瑜伽垫）。

• TPEE：高强度、耐拉伸，用于汽车座椅弹性部件、运动器材。

3.4 弹性体的应用

• 日常生活：

• 日用品：硅胶密封圈（保温杯防漏）、TPE 瑜伽垫（防滑回弹）、软胶玩具（耐摔耐捏）。

• 电子数码：手机硅胶壳（防摔抗震）、TPU 数据线外皮（耐弯折）。

• 工业领域：

• 汽车：轮胎（天然橡胶）、减震垫（橡胶）、内饰弹性部件（TPE）。

• 医疗：医用硅胶管（无毒）、婴儿奶嘴（安全弹性）。

• 建筑：门窗密封条（三元乙丙橡胶，防水防尘）。

3.5 弹性体的常见误区

3.5.1“软胶就是弹性体？”

• 弹性软胶（如硅胶软胶、TPE 软胶）：属于弹性体，能回弹。

• 非弹性软胶（如软 PVC 胶，添加增塑剂的塑料）：软但不回弹，属于软塑料，不是弹性体。

不一定！“软胶” 是俗称：

3.5.2“弹性体属于塑料吗？”

• 热固性弹性体（橡胶、硅胶）：靠硫化交联成型，与塑料（靠熔化冷却成型）工艺不同。

• 热塑性弹性体（TPE、TPU）：虽可加热加工，但核心性能是弹性，而非塑料的刚性或柔性。

不属于！弹性体是独立的材料体系：

3.5.3“硅胶是橡胶还是塑料？”

硅胶是 合成橡胶的一种，属于热固性弹性体，耐高温、无毒，和传统橡胶（如轮胎橡胶）同属橡胶大类，但分子结构含硅氧键，性能更独特。

4.环保材料

⬆回收材料流程⬆

⬆回收材料处理前后对比⬆

⬆回收材料的应用⬆

什么是环保材料

环保材料是指在生产、使用及废弃处理过程中遵循低碳、低污染、可循环或可降解原则，

对生态环境和人体健康友好的材料。

环保材料的应用的重要理念

• 少浪费：能用旧的就不造新的（再生材料）；

• 少污染：生产和使用时不排有毒物质（低污染材料）；

• 少留垃圾：扔掉后能自己 “消失” 或被回收（可降解、易回收材料）；

• 对人和地球都好：既能满足我们的需求，又不给环境 “添堵”。

环保材料目前在应用上主要受限于成本的约束，

很多材料技术都已经很成熟了，

只是需要市场的进一步推进。

大型企业在社会责任和品牌印象的驱使下将其应用在个别产品系列上，

总之，用的企业越多，越有利于成本的控制，环保材料的普及也就指日可待了。

结语：

设计师在选择材料时，应该综合考虑产品的应用场景、用户需求、成本预算和生产工艺，

以确保最终产品的性能、质量和市场竞争力。

同时，随着新材料的不断开发，

设计师应保持对新材料趋势的敏感性，以便将最新的材料创新应用于产品设计中。

感谢阅读，如果文章有疏漏的地方，还希望各位读者指出，

我会尽可能优化和补充！