Top 5 Formbau- & Spritzguss-Trends, die 2021 prägen

Spritzguss ist ein einfaches, effektives Fertigungsverfahren mit reicher Geschichte. Die erste Spritzgussmaschine schufen 1872 John Wesley und Isaiah Wyatt – ein Kolben spritzte Kunststoff durch einen beheizten Zylinder in eine Form.

Die Branche entwickelte sich nach dieser Initialentwicklung langsam, erlebte aber in den 1940ern eine Renaissance, als der Zweite Weltkrieg einen Nachfrageschub nach massenproduzierten Produkten schuf. James Watson Hendry baute 1946 die erste Extruderschnecken-Spritzgussmaschine – gab Ingenieuren größere Kontrolle und definierte durch zahlreiche Beiträge, was wir heute als Spritzguss verstehen.

2020 findet sich Kunststoffspritzguss in diversen Branchen: Luftfahrt, Verpackung, Kinderspielzeug. Obwohl die Technologie seit Jahren existiert, entwickeln sich Formbau, Spritzguss und Kunststoffe weiter – als Reaktion auf neue technologische Fortschritte, Marktdisruptionen, soziale und ökonomische Faktoren.

Hier sind fünf Schlüsseltrends, die Formbau, Kunststoffe und Spritzguss im kommenden Jahr prägen werden.

1. Globaler Shift Richtung Nachhaltigkeit

Nachhaltigkeit ist für jede Fertigung wichtig, aber die Kunststoffindustrie steht besonders im Fokus. Seit 1950 produzierte die Welt 8 Milliarden Tonnen Kunststoff – nur 9 % recycelt, 91 % verbrannt oder auf Deponien. Fertigung allein verursacht geschätzt 21 % aller Treibhausgasemissionen.

Der Aufstieg umweltbewusster Konsumenten und ein breiterer Kulturwandel zur Nachhaltigkeit inspirieren Hersteller, ihre Operationen zu prüfen und Abfall zu reduzieren: effizientere Maschinennutzung zur Stromersparnis, Produkte aus 100 % Recyclingmaterial, erneuerbare/hybride Energiequellen in Fabriken, bewussterer Umgang mit Materialverschnitt.

Zwar ist der Nachhaltigkeitstrend vielversprechend, doch Produktteams müssen beachten, wie er kritische Projektanforderungen beeinflussen kann. Recyclingmaterialien können physikalische und mechanische Endteileigenschaften negativ beeinflussen.

Viele Recycling-Kunststofffilamente am Markt haben Qualitätsprobleme, die konsistent hochwertige Teile von Lauf zu Lauf behindern. In diesem Fall könnte Virgin-Filament der beste Weg zu sauberen, funktionalen Teilen sein. Der Weg weg von Virgin-Kunststoff hin zu nachhaltigerer Zukunft braucht Zeit und Forschung – aber ein lohnendes Unterfangen für die meisten Fertigungsunternehmen.

2. Erneutes Interesse an Bioplastiken

Inspiriert vom Nachhaltigkeitstrend erkunden viele Hersteller Bioplastik für Formbau und Spritzguss.

Bioplastiken (PLA-Bioplastiken) sind Alternativen zu erdölbasierten Kunststoffen, gewonnen aus Biomasse: Mais, Zuckerrohr, Algen, sogar Shrimpschalen. Bioplastiken sind biologisch abbaubar, CO₂-neutral, zersetzen sich in natürlichen Umgebungen zu Biomasse, CO₂ und Wasser. Produkte und Verpackungen aus Bioplastik können Momentum für umweltfreundlichere Märkte schaffen und Umweltschäden reduzieren.

Dieser Trend zeigt vielversprechende Zeichen. Laut European Bioplastics soll der globale Bioplastikmarkt bis 2023 um 25 % wachsen. Zwar bieten PLA-Bioplastiken vergleichbare mechanische Eigenschaften wie erdölbasierte Polyester und sind umweltfreundlich, doch Teams müssen Limitierungen beachten.

Bioplastiken sind nicht komplett emissionsfrei – Ernte, Raffination, Transport fallen an. Auch Recyclingfähigkeit kann leicht kompromittiert werden: Bioplastiken werden oft mit nicht-recycelbaren Polymeren gemischt für Festigkeitssteigerung. Diese Hybrid-Bioplastiken zersetzen sich unter spezifischen Kompostbedingungen in 3 Monaten zu ungiftigen Materialien. Auf herkömmlichen Deponien dauert dieselbe Zersetzung mind. 100 Jahre. Kein Kunststoff ist perfekt – aber wir freuen uns auf Bioplastik-Fortschritte 2021.

3. Experimente mit Materialalternativen

2020 stach der Einsatz von Verbundwerkstoffen als Major-Trend in Auto- und Luftfahrt hervor – wir erwarten Fortsetzung. Verbundwerkstoffe sind heterogene Gemische aus zwei oder mehr Materialien für ein stärkeres Gesamtprodukt. Durch Glas- oder Kohlefaserzusatz in die Polymer-Matrix lässt sich das Material weiter stärken.

Pro Pfund sind Verbundwerkstoffe stärker als Hochleistungsmaterialien wie Stahl und leichter – ideal für Auto-, Luftfahrt-, Bauanwendungen. Verbundwerkstoffe bieten Produktteams eine langlebige, flexible, kosteneffektive Alternative zu gewohnten Materialien für Formbau und Spritzguss. Hersteller und Ingenieure sollten 2021 mehr Verbundwerkstoffe sehen – besonders mit wachsender Traktion in Medizin- und Militärbereichen.

4. Steigende Nachfrage nach Leichtbaumaterialien

Branchenübergreifend wollen Konsumenten und Hersteller leichtere Produkte. In Auto und Luftfahrt bedeutet leichter: bessere Reichweite oder längere Akkulaufzeit.

Bei Medizinprodukten: Gelenkersatz und Stents aus Leichtbaumaterialien können Patientenergebnisse dramatisch verbessern. Da der Leichtbau-Trend mit vermehrtem Verbundwerkstoffeinsatz einhergeht, sollten Ingenieure und Produktteams Gewichtsaspekte 2021 stärker in Designpläne einbeziehen.

5. Verstärkter Automatisierungseinsatz

Automatisierung und vermehrter Software-, Machine-Learning- und Advanced-Analytics-Einsatz in der Fertigung sind wachsende Trends, die 2021 anhalten dürften. Heutige Programmierung ist simpler als früher – führt zu schnelleren Produktionszyklen, weniger Downtime, effizienterer Wartung.

Automatisierung bietet auch mehr Kontrolle über den Spritzgussprozess. Hersteller, Ingenieure, Produktteams sollten die Chance nutzen, Software für Fortschritt in Formbau und Spritzguss einzusetzen, falls noch nicht geschehen.

Designer und Produktteams sollten 2021 auch Mold-Flow-Analyse nutzen für Wettbewerbsvorteil. Mold-Flow-Analyse nutzt Software zur Simulation des Spritzgusszyklus und Vorhersage der Formfüllung – besonders nützlich in der Designphase. Ingenieure können Schrumpfung, Verzug, unregelmäßige Füllmuster u. v. m. testen vor Prototyping. Diese intelligente Software kann auch vorhersagen, wie die Form auf druckbeaufschlagtes, geschmolzenes Material reagiert.

Die Technologie kann teuer sein, aber technische und ökonomische Vorteile überwiegen die Kosten bei weitem.

Blick in die Zukunft des Formbaus

2020 war unvorhersehbar und beispiellos. Manche Hersteller, Ingenieure, Produktteams könnten versucht sein, zum Status Quo zurückzukehren – aber sie können 2021 bessere Ergebnisse erzielen, indem sie die wertvollen Chancen der genannten Trends ergreifen. Automatisierung, Leichtbau, erneutes Engagement für umweltfreundliche Fertigung werden den Formbau bald aufmischen. Ein erfahrener Fertigungspartner hilft Produktteams, den nächsten Zug zum besten Zug zu machen.

Wenn Produktteams mit Fast Radius partneren, erhalten sie das Beste aus beiden Welten: Erfahrung und Innovation. Wir haben Jahre in Multi-Prozess-On-Demand-Fertigung perfektioniert – mit diesem Fundament halten wir den Puls von „What's next“ in Formbau, Kunststoffen, Spritzguss. Partner können niedrige Ausschussraten, niedrige Lohnkosten, Experten-Design- und Engineering-Unterstützung durch alle Phasen erwarten: Produktentwicklung, Produktion, Fulfillment. Kontaktieren Sie uns noch heute für ein Angebot – lassen Sie uns etwas Unglaubliches schaffen.

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