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什么是金属置换？
​金属替换只是用塑料制成的类似部件替换金属部件（可能由铁、铝 (Al)、不锈钢 (SUS)、黄铜或任何其他金属制成）的行为。​
传统上，金属一直是需要高耐用性、高耐热性或其他类似特性的部件的首选材料。然而，高性能工程塑料的发展使得在不牺牲性能的情况下用塑料部件替代一些金属部件成为可能。这可以提供许多优点，包括部件重量更轻、部件数量减少、由于树脂材料的天然吸引力而无需喷漆和涂层/电镀工艺，以及降低成本。
例如，用树脂部件替代金属铁部件的重量轻5至6倍，简单地从比重比较就可以看出（树脂的比重约为1.3-1.4，而铁的比重为7.8）。同样，用树脂部件替代铝部件可将重量减轻大约两倍（铝的比重=2.7）。
另外一点是，尽管金属用于生产的产品种类繁多，但在用于生产形状复杂的产品时常常会出现问题，因为这可能需要漫长而繁琐的后处理步骤，其中金属板是冲压、弯曲或扭曲，以及组合多个部件。相比之下，树脂可以很容易地模制成高度灵活的形状，具有基本上任意的复杂性，仅受模具设计的限制。因此，金属替代可以允许单个树脂组件替代多个金属组件，从而简化后处理步骤并降低成本。
旭化成正在利用其高性能工程塑料系列探索广泛领域中金属部件的金属替代。
案例研究（1）：家居五金配件
案例研究（2）：螺母和螺钉
案例研究（3）：制造设备部件
案例研究（4）：电动汽车电池案例
金属替代案例（一）：家居五金配件（如月牙锁、门铰链）
90G系列・SG系列
月牙锁和门铰链等五金配件必须具有高强度，因此通常由金属制成。然而，金属部件所需的电镀工艺会产生被金属离子污染的废液，从而对环境造成重大影响。
用旭化成的LEONA™ 90G或LEONA™ SG 系列替换这些部件的金属 - 外观精美的材料非常适合应用于时尚设计 - 可生产出功能齐全的月牙锁和铰链，触感温暖，无需涂层/电镀或涂漆即可制造。
此外，使用 AGI 成型树脂月牙锁有助于减轻与凹陷和翘曲相关的问题。
单击此处查看LEONA™ 90G50 数据表。
单击此处查看LEONA™ 91G55 数据表。
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如需了解有关LEONA™ SG 系列的更多信息，您可以观看网络研讨会录像
树脂化案例研究（2）：螺母和螺钉
90G55
用于固定硬件组件位置的螺母通常由金属制成。然而，在包含大量螺母的汽车和其他系统中，单个螺母的重量加起来占整个系统重量的很大一部分。
用旭化成的LEONA™ 90G55金属替换这些部件，每个部件的重量减轻了 6 克，相当于每辆汽车减轻了大约 1 公斤，从而有助于提高燃油效率。此外，树脂化螺母的表面更光滑，提高了操作效率，减少了维修需求。
单击此处查看LEONA™ 90G55 数据表。
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新闻稿：旭化成塑料北美公司荣获底盘/硬件类别 SPE 汽车创新奖
树脂化案例（3）：制造设备的部件（电磁阀）
S系列
用于容纳气压调节器（电磁阀）的底盘外壳——辅助自动化并嵌入在制造现场安装的仪器和设备中的部件——必须具有高强度，因此通常由金属制成。
然而，用于控制这些组件中空气的微小流体流动路径的迷宫网络迫使它们具有复杂的形状，需要冗长的多步骤制造过程，从而导致大量材料损失。
使用旭化成的LEONA™ S 系列高强度树脂替换这些部件的金属，简化了后处理并有助于简化制造过程。
单击此处查看LEONA™ SH10E 数据表。
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金属替代案例研究（4）：电动汽车电池案例
（c-GFRTP）
电动汽车中的电池盒通常由钢或铝等金属制成。减轻部件重量以延长车辆行驶距离的目标表明可以改用树脂材料，但典型的树脂无法提供所需的耐热性；此外，降低成本是一个长期存在的问题。
通过使用旭化成的​连续玻璃纤维增强热塑性塑料（c-GFRTP）替代金属，我们能够减轻重量，从而增加汽车行驶距离。
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点击此处了解有关LENCEN™ (c-GFRTP) 的详细信息​
设计、制造技术支持
模拟
CAE 是一种设计技术，其中使用计算机模拟在虚拟环境中构建和测试原型产品，从而能够以短交货期和低成本开发高性能产品。
旭化成使用树脂 CAE 技术来提供高性能塑料产品设计，交货时间短且成本低。如果您对金属部件的减重或降低成本有任何疑问，请联系我们了解更多详情。
树脂CAE案例研究：制动踏板支架的拓扑优化
旭化成的拓扑优化是一种使用计算机模拟来优化塑料部件结构的技术。这个过程为产品设计注入了新的见解，而这些见解可能从原始金属部件的形状中看不出来。
在这里，我们介绍了一个案例研究，其中旭化成工程师使用拓扑优化来设计金属制动踏板支架的轻量级替代品。
第一步是对制动踏板支架的设计空间进行建模，以避免与其他系统组件发生干扰。从这个设计空间出发，构建了几个候选设计。
然后，我们检查这些形状是否符合所要求的性能，并进一步从多个角度（如易制造性和重量）推导出更好的形状。
通过这一过程，工程师得出结论，可以重新设计该部件，使其具有新的形状和更轻的重量，并建议使用旭化成的LEONA™ 14G33（33％ 玻璃增强聚酰胺 66）进行金属替代，从而实现 83％ 的重量减轻。
超轻型制动踏板支架的挑战
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正如这些案例研究所表明的，旭化成正在广泛的领域中探索金属替代的机会。在设计金属替代策略时，重要的是要考虑到金属和塑料的物理特性的差异，并考虑组件的使用环境。如果您有金属部件的重量或成本超过您的期望，请不要犹豫，与我们联系，讨论金属替代解决方案。
金属替代相关信息
金属置换的优点
根据相关产品的目标，金属替代可以带来许多独特的优势。其中最重要的包括以下内容。
减轻重量
如上所述，通过简单的比重比较，可以发现树脂部件比金属部件更轻。但是，在某些情况下，金属替代工艺可能不只是复制金属部件的形状，而是需要进行一些优化。使用树脂CAE工具设计部件形状（同时模拟设计以确认其满足所有所需的应力规格）可以显著减轻部件重量。金属替代实现的部件重量减轻的潜在好处包括提高运行效率、减少运输对环境的影响以及增加汽车的行驶距离。
减少了元件数量，多元件组件被单一元件取代。
由多部件组件形成的复杂形状的金属产品通常可以由单个塑料部件代替，因为塑料可以模制成基本上任意复杂的形状，仅受模具设计的限制。在这种情况下，金属替代通过消除组装多部件零件所需的后处理步骤来降低成本。
无需绘画。
通过将着色颜料混合到树脂中，可以消除成型后对部件进行油漆的需要，从而降低成本。
无需涂层或电镀。
有些塑料本身就非常美观，无需任何涂层或电镀即可提升外观。用这类材料替代金属，可以避免因电镀剂而产生的含金属离子的废液，从而降低生产过程对环境的影响。
无需润滑剂。
金属齿轮和其他在运行过程中需要润滑的部件可以用自润滑塑料代替。尽管缺乏润滑，树脂成分仍能抵抗擦伤，从而减轻维护负担。
TENAC™- 用于车门、挡风玻璃刮水器、座椅和其他汽车部件的电机齿轮的金属替代品。
无锈。
金属替代消除了对金属部件生锈的担忧。 （但是，在为组件选择树脂时，重要的是要考虑组件的操作环境并选择具有适当耐化学性的树脂，并确认法规遵从性并获得相关许可。）
→点击这里了解给排水系统材料的详细信息
XYRON™- 供水/排水系统部件。此处金属替换可作为防锈策略。
隔热或触感温暖（导热率低）。
寒冷环境下的金属表面摸起来很冷。相比之下，树脂部件的低导热率使其成为通常用手触摸的物品（无论 是在汽车中还是在家里）以及预计在寒冷天气环境中保持热量的部件的良好材料。
LEONA™汽车油底壳的金属替代品。
树脂材料的保温性能可提高寒冷天气环境下的燃油效率。
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