1. 如何选型
外壳选型通常同时考虑：
- 功能：强度、刚度、耐热、阻燃、耐化学品、耐候、屏蔽、密封。
- 外观：颜色、光泽、纹理、透明度、手感、耐刮擦。
- 制造：数量、尺寸精度、结构复杂度、开发周期、设备条件。
- 成本：材料成本、模具/工装成本、加工费、表面处理费、良率。
- 法规：RoHS、REACH、UL 94 阻燃、接触食品/皮肤时的相容性等。
一个实用原则是：少量先做样机工艺，大批量再采用模具工艺；承力和发热部件优先按温度与安全等级选材，而不是只看外观。
2. 常用塑料材料
| 材料 | 典型性能 | 优点 | 局限 | 常见领域 |
|---|---|---|---|---|
| ABS | 使用温度约 -20～60℃；韧性好 | 易注塑、易喷涂、成本低 | 耐候和耐热一般，易被部分溶剂影响 | 遥控器、路由器、家电外壳 |
| PC | 约 -30～110℃短时；冲击强 | 高韧性、可透明、耐热较好 | 易应力开裂，表面易刮，价格较高 | 透明罩、手机配件、仪表 |
| ABS/PC | 约 -20～95℃（牌号差异大） | 兼顾 ABS 加工性与 PC 强度 | 需选具体牌号，耐候仍有限 | 笔记本、无人机、消费电子 |
| PP | 约 -20～100℃ | 轻、耐化学性好、耐疲劳 | 刚度低、粘接和喷涂困难 | 铰链盒、容器、内衬 |
| POM | 约 -40～100℃ | 低摩擦、尺寸稳定、耐磨 | 难粘接，燃烧安全性需关注 | 齿轮、滑轨、轴套 |
| PA/尼龙 | 约 -40～100℃以上 | 强度、耐磨和耐疲劳好 | 吸湿后尺寸变化，需烘料 | 齿轮、支架、结构件 |
| 玻纤增强 PA/PC | 依牌号可达 100～150℃ | 刚度和强度高 | 各向异性、外观纹理和翘曲需控制 | 电机座、承力支架、工业设备 |
| PETG | 约 -20～70℃；适合3D打印 | 易打印、韧性好、透明牌号多 | 耐热低于 ABS/PC，易拉丝 | 打样、护罩、低负载外壳 |
| ASA | 约 -20～90℃；耐候好 | 抗紫外、户外颜色稳定 | 打印需控温，成本较高 | 户外设备、无人机外壳 |
| TPU/硅胶 | 柔性材料 | 防滑、缓冲、密封、包胶 | 刚度低，尺寸精度和耐热取决于牌号 | 保护套、脚垫、按键、密封圈 |
温度范围只是工程初筛，连续工作温度、阻燃等级和机械强度必须以具体牌号数据表为准。
3. 常用金属与复合材料
| 材料 | 优点 | 局限 | 常见工艺/领域 |
|---|---|---|---|
| 铝合金（6061/6063） | 轻、导热好、耐腐蚀、易加工 | 成本高于塑料，薄壁冲击后易凹 | CNC、挤压、钣金；笔记本、散热壳、动力舱 |
| 铝合金压铸牌号 | 复杂薄壁、量产效率高 | 模具费高，内部气孔和后加工需控制 | 压铸；相机、无人机、电机壳 |
| 镁合金 | 密度低、刚度高、散热好 | 腐蚀和表面处理要求高，价格较高 | 压铸；高端笔记本、相机 |
| 不锈钢 | 强度、耐腐蚀、质感好 | 重、加工成本高 | 冲压、CNC、拉丝；高端外观件 |
| 碳纤维复合材料 | 高比强度、高比刚度、轻 | 各向异性、成本高、维修和连接复杂 | 模压、铺层、真空灌注；无人机、运动设备 |
| 玻纤复合材料 | 成本较低、绝缘、强度好 | 重于碳纤，表面质量和层间问题需控制 | 模压、注塑增强；结构壳体、天线罩 |
4. 成型与加工工艺
4.1 注塑
熔融塑料注入钢模，保压冷却后脱模。适合几千件以上的塑料量产。
优点：单件成本低、尺寸一致性好、可集成卡扣/螺柱/加强筋、生产速度快。
缺点：模具费高，需考虑拔模斜度、缩水、熔接线、翘曲和顶出痕。
适用：遥控器、充电器、耳机盒、路由器、家电外壳。
4.2 双色注塑/包胶
两种材料或两种颜色在同一产品中成型，常见为硬塑料骨架加 TPU/硅胶软胶。
适用：防滑握持区、防水密封、按键、装饰双色件。需验证两种材料的粘结和收缩匹配。
4.3 压铸
将铝、镁、锌合金高速压入金属模具。
优点：金属外壳复杂结构量产效率高，刚度和散热好。
缺点：模具投入高，可能有气孔、毛刺和尺寸变形；常需 CNC 去关键基准面。
适用：电机壳、相机中框、无人机动力结构、中大批量产品。
4.4 CNC 加工
从塑料块、铝块或金属板材切削成形。
优点：精度高、无需模具、适合复杂小批量和功能样机。
缺点：材料利用率低，时间和单件成本高；薄壁件易变形。
适用：样机、铝合金外壳、精密安装座、低数量产品。
4.5 钣金冲压与折弯
金属板经冲压、激光切割、折弯、铆接或焊接成壳体。
优点：强度高、适合薄壁盒体，量产速度快。
缺点：圆角、折弯回弹、焊缝和外观处理需要设计；复杂三维曲面受限。
适用：电源盒、机箱、仪器盒、金属支架。
4.6 3D 打印
| 技术 | 特点 | 适合材料/用途 |
|---|---|---|
| FDM/FFF | 成本低、速度快、层纹明显，强度有方向性 | PLA、PETG、ABS、ASA、尼龙；功能样机 |
| SLA/MSLA | 表面细腻、精度高，树脂偏脆且耐热需选牌号 | 外观样机、透明件、精细模型 |
| SLS/MJF | 尼龙粉末成型，无需支撑，复杂结构好 | 小批量功能件、结构件 |
3D打印适合验证尺寸和装配，不应未经测试直接用于高速旋转件、关键承力件或高温区域。
4.7 真空复模/硅胶模
用主模型制作硅胶模，再浇注 PU 或树脂复制少量零件。适合约十几到数百件的外观验证和小批量。
4.8 激光切割、热弯与胶接
适用于 PMMA、PC 板材和薄板结构，可快速制作透明罩、观察窗和盒体。PC 抗冲击通常优于 PMMA；激光加工前需确认材料是否产生有害气体，严禁加工含氯 PVC。
5. 表面处理工艺
| 工艺 | 效果 | 适用材料/注意事项 |
|---|---|---|
| 喷涂/喷油 | 改色、遮盖、增加手感和耐磨 | ABS、PC、ABS/PC；需底漆和附着力测试 |
| UV涂层 | 高光、耐刮和耐化学品 | 塑料、部分金属；需控制固化均匀性 |
| 橡胶漆/肤感漆 | 柔软、防滑、触感好 | 手持设备；长期汗液和摩擦可能老化发粘 |
| 丝印/移印 | 图标、文字、刻度 | 平面或缓曲面；需耐磨测试 |
| 激光镭雕 | 永久标识、二维码、透光字符 | 塑料、阳极氧化铝；参数不当会烧焦 |
| 纹理蚀刻 | 消除注塑亮痕、形成细砂纹 | 注塑模具表面处理，量产一致性好 |
| 阳极氧化 | 铝表面硬化、着色、耐腐蚀 | 铝合金；颜色批次存在差异 |
| 喷砂/拉丝 | 金属质感、遮盖细小划痕 | 铝、不锈钢；需配合阳极或钝化 |
| 真空镀/PVD | 金属光泽、装饰效果 | 塑料和金属；需关注膜层附着力 |
| 电镀 | 导电、装饰、耐磨 | 需严格前处理和环保控制 |
| 防水密封 | 防尘防水 | 密封圈、胶粘、超声焊；需做 IP 测试 |
6. 各领域常用组合
手机、平板、笔记本
- 中框：铝合金 CNC/压铸、镁合金或玻纤增强塑料。
- 后盖：PC、玻璃、铝合金、复合材料。
- 工艺：阳极氧化、喷涂、PVD、丝印、镭雕、CNC 高光倒角。
- 重点：尺寸精度、散热、天线透波、耐刮擦、跌落可靠性。
耳机、遥控器、路由器、小家电
- 材料：ABS、PC、ABS/PC、PP、TPU。
- 工艺：注塑、双色注塑、喷涂、UV、丝印、镭雕、超声焊。
- 重点：手感、卡扣寿命、阻燃、装配效率和外观良率。
无人机和动力舱
- 轻载外壳：PC、ABS/PC、PETG、ASA。
- 承力支架/电机座：铝合金 CNC、玻纤尼龙、碳纤复合材料。
- 防护罩：PC 板、PETG 或薄壁铝合金。
- 工艺：CNC、3D打印打样、注塑/压铸量产、阳极氧化、喷涂。
- 重点：重量、刚度、振动、耐候、散热、螺纹寿命和螺旋桨防护。
车载电子和工业控制器
- 材料：阻燃 PC/ABS、铝合金压铸、玻纤增强 PA。
- 工艺：注塑、压铸、密封胶、激光焊、螺钉锁紧。
- 重点：温度循环、振动、EMC 屏蔽、IP 防护和阻燃等级。
透明显示、灯具和传感器窗口
- 材料：PC、PMMA、玻璃。
- 工艺：注塑、精密 CNC、抛光、硬化涂层、丝印遮光。
- 重点：透光率、雾度、抗冲击、耐 UV 和光学畸变。
7. 按数量和开发阶段选工艺
| 数量/阶段 | 推荐工艺 | 说明 |
|---|---|---|
| 1～5件概念验证 | FDM、SLA、CNC | 快速验证尺寸和装配 |
| 5～100件工程样机 | SLS/MJF、CNC、真空复模 | 兼顾功能和外观 |
| 100～1000件小批量 | CNC、钣金、小型软模 | 评估市场和可靠性 |
| 1000～5000件 | 软模或正式注塑/压铸 | 根据生命周期核算模具投资 |
| 5000件以上 | 正式注塑、压铸、冲压 | 单件成本最低，需优化良率 |
8. 关键性能与测试
- 温度：连续工作温度、短时峰值、热变形温度；不要只看熔点。
- 机械：拉伸、弯曲、冲击、螺钉拉脱、卡扣寿命、跌落和振动。
- 环境：湿热、盐雾、紫外、温度循环、化学品和汗液。
- 安全：UL 94 阻燃、绝缘距离、灼热丝、RoHS/REACH。
- 外观：色差、光泽、纹理、缩痕、熔接线、毛刺、涂层附着力和耐磨。
- 防护：IP 防尘防水、密封压缩量、透气膜和压力平衡。
9. 针对动力舱的建议
- 原型阶段：PETG 或 ASA 3D 打印外壳；电机座用玻纤尼龙或铝合金，避免 PLA 作为高温承力件。
- 户外长期使用：优先 ASA、PC/ABS 或铝合金；阳光直射下测量内部最高温度。
- 电机/电调附近：使用铝合金或耐热增强尼龙，并设计通风和散热路径。
- 螺旋桨防护：优先 PC、尼龙或铝合金薄壁结构；检查高速振动和疲劳。
- 需要减重：采用薄壁加强筋、局部金属嵌件和玻纤/碳纤复合材料，而不是简单增加壁厚。
- 量产：外壳可采用 PC/ABS 注塑，电机安装和关键受力部位保留金属嵌件。
10. 快速决策
- 低成本室内外壳：ABS 注塑。
- 兼顾强度与外观：PC/ABS 注塑 + 喷涂或 UV。
- 透明且抗冲击：PC 注塑；高透明和外观优先可选 PMMA。
- 轻量高刚度：碳纤复合材料或铝合金。
- 小批量快速验证：PETG/ASA/尼龙 3D 打印或 CNC。
- 发热、振动、承力：铝合金、玻纤增强尼龙或工程塑料。
- 户外暴晒：ASA、PC、铝合金，并配合抗 UV 表面处理。
最终选型应以具体牌号数据表、样件测试和目标法规为准。对飞行器，安全优先级应是：结构强度与疲劳 > 温度与阻燃 > 振动与装配 > 外观和成本。