材料選用、設計與前沿

材料成本

材料成本就是你每公斤付出的錢,而它常常正是真正拍板設計的那個性質。再出色的工程,貴到做不出來也永遠上不了市。

每公斤成本橫跨約六個數量級:混凝土約 0.1 美元/kg、結構鋼約 1、鋁約 2、鈦約 30、碳纖維複合材料約 40,貴金屬更是遠高於此。但通常更該看的是「每單位功能的成本」——每單位剛度或強度的成本。你可以建一個成本版的性能指標,例如 C_m x rho / E(C_m 是每公斤價格),像用剛度指標一樣拿它替材料排名。

誠實的提醒:原料價格只是故事的一部分。成型與製造往往主導一個零件的最終成本,而且價格會隨市場與供應波動——稀有金屬可能一夜之間漲價。所以「每公斤便宜」和「做出能用的零件也便宜」並不是同一回事。

混凝土每公斤約 0.1 美元、結構鋼約 1、鋁約 2、鈦約 30、碳纖維複合材料約 40。這就是為什麼橋樑與建築用混凝土和鋼,而不是鈦——就算鈦更強更輕,它每單位承載能力的成本太高,對一個動輒上千噸的結構完全划不來。

每公斤價格橫跨六個數量級,往往一開始就決定了哪個材料家族有沒有資格進場。

每公斤便宜,不等於每個零件便宜:一種貴的材料若能讓你用得少很多、或省下切削加工,反而可能勝出——重點是最終零件成本,不是原料單價。

又稱
price per kilogram每公斤價格