真空成型介紹與案例教學

最後更新時間：2020/5/2上午02:05（更新紀錄在文末）

大家好我是台科設計現任大三工廠工讀生建中，
這篇文章是因應近期遠距課程所撰寫的教學文章，
希望可以幫助到你的設計。

本文主角：台科大模型工廠的奇美PS-600S真空成型機

前言

這篇文章會介紹台科大模型工廠的真空成型機的服務、板材模具準備的注意事項，還有這次的實際示範案例的製作過程解說。希望閱讀完這篇文章的同學可以了解真空成型機的功能、模具製作以及後續加工的概念與注意事項。

真空成型可以做什麼？

近期展示在臺科大設計系 flow 微型雜誌，使用真空成型的包裝設計（連結）

真空成型的基本概念，是將熱塑性的塑膠板經過加熱後，以真空抽氣的方式浮貼到模具上方的變形加工。適合製作產品塑膠殼、泡殼包裝、月餅禮盒拿掉月餅與乾燥劑後剩下的那片塑膠薄殼、或是做為翻模用的模具。

真空成型的基本原理圖解

幾樣生活中有機會見到的包含真空成型技術的產品案例（圖片源自網路）

真空成型的優缺點

優點

1. 學生少數製作薄殼的方法之一，尤其是透明殼
2. 低成本的模具製作方法
3. 工廠助教免費為您服務，只需要負擔板材費用以及抽失敗的風險

缺點

1. 造型限制大，板材大小固定
2. 板材利用效率不高，一整片板子只有中間會用到，其他部分都成為廢料
3. 工序複雜，前期模具準備、後續板材加工成本高
4. 成功需要天時地利人和，尾段會詳述

板材準備與選擇

基本構造與版面大小

板材大小

工廠的真空成型機位在切削機具間內的小隔間、雷射切割機的對面。真空成型機的版面大小為60×50cm，所以板材至少要大於版面尺寸，否則機器是夾不住的。

材質選擇

厚板材（最厚不要超過3mm）：ABS（不是腹肌）、PMMA（壓克力）、PC（聚碳酸酯）
薄板材：賽璐璐片（投影片）、PVC片

原則上塑膠行、美術社、壓克力店就可以購買到以上材料。

越薄的板材可塑性越高，不同材料的延展潛力也不同：延展性越好、越薄的板材越能夠貼合模具的造型。舉例來說，同樣厚度下，ABS的延展性比壓克力好（可惜ABS只有不透明的）；賽璐璐片最薄可以買到0.3mm，是常見材料中延展潛力最高的。

模具準備注意事項

一個基本的模具造型，要可拔模、凹槽處留有通氣孔

模具大小

雖然版面大小有60×50cm，但原則上越中間的區域會抽的越好看，板材邊緣會因為比較靠近加熱器而較易加熱過度產生泡泡，所以模具不建議做太大。
模具高度建議不要超過15cm，容易長肋，長肋的情況在下面會詳細討論。

下圖為工廠史上抽過最大型的模具，可以作為參考。

工廠歷史上抽過最大的模具(38×41×22cm) 使用板材為1mm的白色ABS板

模具材質

模具材質選擇

建議使用的材質：包覆蝴蝶補土的PU、代木、石膏、木材、金屬
需要討論一下的材質：PLA、光固化、紙板、PU
需要避免的材質：EK、保麗龍、封扣板、底漆補土、油漆

因為真空成形的過程是將板材加熱到高溫後覆蓋到模具上，所以變形溫度太低或強度太差的材質不適合作為模具。如EK、保麗龍等幾乎不可能作為模具的材質。

越厚的板材加熱時間會越長，對於工件的耐熱要求越高，如常見的FDM成形的3D列印PLA使用薄賽璐璐片抽還撐得住，但面對2mm以上的板材表面就容易接觸高溫融化變形。所以位於中間行的材料最好事先與助教討論。

使用PU的表面會凹凸不平，PU模具也較容易塌陷，高溫板材溶掉會有機會咬住PU導無法拔模，建議補過蝴蝶補土打磨過再抽。（也是有直接用PU裸抽，用抽出來的料再二次成型這種風騷作法啦…）

模型常用的底漆補土，以及常見的漆料幾乎都是不耐熱的，上面有噴漆以及底漆補土的工件不適合作為真空成型的模具喔。

其他列表中沒有提到的材料，就先跟助教多討論討論吧，多了解材料知識就可以降低點失敗的風險。

一個噴了底漆補土的工件抽完真空後的慘狀

避免倒鉤、做拔模角

真空成型的基本限制就是造型不能有倒鉤，垂直於底平面的任何空間中的線都只能與你的模具有唯一的交點。

倒鉤的造型，或太高的垂直邊緣會導致無法脫模，建議製作模具要留拔模角（直角邊緣留一點點斜度）。

也有一點例外，如果你的模具沒有要再使用，可以選擇抽完之後直接將模具破壞，就可以忽略此項限制。

拔模角（避免垂直邊緣而製作的斜角）

因為有倒鉤導致脫膜失敗的案例（另外圖中板材的氣泡為助教加熱時間過長導致板材沸騰冒泡的痕跡）

產生肋的狀況

有三種情形容易產生如圖中的「肋」，因為多餘的板材在抽的過程產生摺疊。

1. 模具太高
2. 側面轉角過於劇烈
3. 模具相鄰過近

模具太高或是多個模具同時抽且距離太近，則會產生如圖中的肋

凹陷造型

具有凹洞或凹陷的模具，請在凹陷處鑽通氣小孔，造型才抽得出來。

模具有凹陷的造型請鑽小洞使氣體可以流通，才能保留凹陷處造型喔。

內側表面

真空成型的成品內側，會直接反映模具表面的材質，若要抽光滑的透明殼，則務必將模具補土打磨至光滑，裸PU直接抽會很難看喔。

真空成型內側會直接的抽出反映模具表面的材質

加底板

真空成型的下模平台具有格子狀的通氣凹槽，所以若希望成品底部光滑，請在模具下方加一片墊片，抽出的底面才會平整。

近期的肉乾包裝真空成型案例，模具十分簡單，僅使用厚紙板黏貼而成

模具準備技術總結：

1. 大小還是不要太大，放在中間的位子抽起來較好看。
2. 模具要製作脫模角，有倒鉤或太高的垂直邊會導致無法脫模（如果抽完之後要破壞模具則可忽略此點）。
3. 模具太高或是多個模同時抽，會產生肋。
4. 有凹陷的造型需要鑽通氣孔，造型才會明顯漂亮。
5. 板材內側會抽出模具表面紋路，在重視內側表面品質的前提下（如透明殼），模具務必補土研磨表面至平整。
6. 如需要平整的底面，可以額外加一小片底板，避免平台本身的方格溝槽。

真空成型後加工

真空成型後的板材，可以使用助教室提供的切斷研磨片將想要的部分切下來做後續使用。大的切斷研磨片可以安裝在鑽床上，適合固定高度的切削；小的可以安裝在刻磨機上，做自由的曲線切割。

助教室提供的兩種切斷研磨片

真空成型的成本與阻力

使用真空成形講究天時地利人和，也有一定的運氣成分。

真空成形成功的條件

模具適當、板材適當、助教的加熱時間適當 ── 以上三點兼具才能抽出理想的效果。模具不適當會使成品長肋或無法脫膜；模具太高時板材會有被抽破的可能；板材不適當可能會使R角過大，成型效果不好；助教的加熱時間過短一樣會出現大R角，加熱時間太長則會造成板材冒泡。

所以通常預約真空成型需要事先與助教來回討論、修改模具、選擇適當的板材，還要祈求當天操作的助教有控制好板材加熱的程度。（可以多準備幾塊板材，就可以多幾次嘗試機會。）

真空成型的沒落現況

以上幾個限制條件，使真空成型一直以來都給人失敗率高的印象，也因為近期光固化3D列印成本的降低，導致工廠的真空成型業務量大幅減少（我從大二擔任助教到目前為止，實際服務過的人數可以用兩隻手的指頭數出來。）

但只要更深入的了解真空成型的相關知識，即可有效的降低失敗率，也可以做出比光固化透明料效果更好的透明薄殼，而且成本還比較低。

許個小小小願

本篇文章的宗旨是希望能讓更多人了解真空成型的相關知識，可以更有概念的做適合真空成型的設計。以下為我製作的復古招牌案例示範分享。

實際案例示範–磚家圓形小招牌

這是以108級系學會 「磚家」 為主題，下重本製作的製作的圓形小招牌（比起這學期工二浮誇的椅子們還是窮酸許多QQ），主要造型為一個蛋糕型加上凸起的浮雕文字，最後再貼上電腦割字的卡點西德完成。以下為製作過程圖片：

模具製作

模具主要材料為代木，以帶鋸機切出八角型做為車床加工的前處理，再以快乾黏上圓柱給車床固定

車削過程

用鐵鎚敲掉小圓柱後，以鑿刀將表面突起物清除

曲面造型，側面有留拔模角

浮雕文字

幾個版本的圖面設計（標準字素材由系學會文宣組設計）

使用位移複製製作文字外框（標準字部分用鋼筆工具拉），雷射切割壓克力板（小字為3mm壓克力，標準字為5mm壓克力）

影印黑白稿作為定位，主要的設計參考資料為菸酒公賣局的圓形小招牌

將黑白稿以口紅膠暫時黏貼至代木上，以美工刀將文字部分挖空，接著用UHU強力膠黏貼壓克力板，最後清除影印紙

小結

這次的模具用料十分浮誇，使用畢業學長姊捐贈的整塊代木，以及工廠的金工車床與雷射切割，實際上製作時可以直接找尋適合的現成物改裝，可以大幅降低成本，只要強度足夠就可以（PU就夠硬了，但保麗龍或泡棉會被壓扁），也可以考慮使用3D列印，建模時凹槽處記得預先挖通氣孔，之後要再手動挖會很麻煩。

開始抽囉

第一次抽使用2mm乳白色壓克力板效果不好，板材延展性太差使R角太大（浪費 NT214$$）

後來改用0.5mmPVC，效果好很多

文字部分效果沒有太理想，如果想更清楚的抽出，應該在凹槽轉角處挖通氣孔

PVC的材料特性是預熱會泛黃，如果要製作很澄澈透明的薄殼可以使用薄的壓克力或是賽璐璐片，效果較佳。

使用鑽床與切斷研磨片取下需要的部分

將外側包起來（避免遭受波及），以青葉平光白噴漆噴塗內側。

原本預設的乳白色壓克力不適合，改用透明PVC板後，只好以噴漆的方式手動製作白底，薄薄一層噴漆還是可以透光的。

貼字

使用系會特約廠商伍美壓克力的電腦割字服務製作的卡典西德（特約卡九折後NT140$）

電腦割字是個很不錯的服務，只能切卡典西德，效果比雷射切割或快速切割好很多，邊緣很銳利、也有很多種顏色的卡典西德可以選擇。適合製作產品上面黏貼的LOGO、招牌文字，或是做為噴漆遮噴用的貼紙。

將文字對齊後黏貼，移除轉貼膜，完工！

成品照

成品照（卡典西德黏得不太好，有氣泡QQ）

成品照(透光)

結語

以上為真空成型的完整介紹以及實際案例分享，也是我在medium上發表的第一篇文章，希望本文可以幫助到對真空成型有興趣的人，也可以使更多人善用真空成型做出精采的作品。

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撰文、拍攝：建中
指導老師：Sherman Lin、冠廷
校稿：皓梅

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本文更新紀錄

2020.5.1

新增了生活中的真空成型實例，真空成型的優缺點，模具製作的材質。

2020.5.2

重新撰寫模具材質與板材材質兩個段落，整理了更清晰的建議材質表。