5 trends op het gebied van matrijzenbouw, kunststoffen en spuitgieten die 2021 zullen bepalen

Spuitgieten is een eenvoudig en effectief productieproces met een rijke historie. De eerste spuitgietmachine werd in 1872 gemaakt door John Wesley en Isaiah Wyatt en gebruikte een zuiger om plastic door een verwarmde cilinder in een mal te injecteren.

De spuitgietindustrie vorderde langzaam na deze eerste ontwikkeling, maar beleefde een renaissance in de jaren 1940 toen de Tweede Wereldoorlog een sterke stijging van de vraag naar massaproducten veroorzaakte. James Watson Hendry bouwde in 1946 de eerste extrusieschroefinjectiemachine, die ingenieurs meer controle gaf en talloze bijdragen leverde aan de industrie die bepalen wat we tegenwoordig beschouwen als spuitgieten.

In 2020 is kunststof spuitgieten te vinden in een breed scala van industrieën, van lucht- en ruimtevaart tot verpakkingen en kinderspeelgoed. Hoewel de technologie al vele jaren bestaat, blijft het gebied van spuitgieten, matrijzenbouw en kunststoffen evolueren als reactie op nieuwe technologische ontwikkelingen, marktverstoringen en andere sociale en economische factoren.

Hier zijn vijf belangrijke trends in de sector die het komende jaar waarschijnlijk de richting van matrijzenbouw, kunststoffen en spuitgieten zullen bepalen.

1. Een wereldwijde verschuiving naar duurzaamheid

Duurzaamheid is een belangrijke overweging voor elk type productie, maar de kunststofindustrie is in het bijzonder onder de loep genomen vanwege de tekortkomingen in dit opzicht. Sinds 1950 heeft de wereld 8 miljard ton plastic geproduceerd en slechts 9% daarvan is gerecycled - de resterende 91% wordt ofwel verbrand of achtergelaten om zich op te hopen op stortplaatsen. Bovendien wordt geschat dat productie alleen al verantwoordelijk is voor 21% van alle uitstoot van broeikasgassen.

De opkomst van de milieubewuste consument en een bredere culturele verschuiving naar duurzaamheid hebben productiebedrijven geïnspireerd om hun activiteiten te onderzoeken en na te denken over hoe ze afval kunnen verminderen. Denk hierbij aan het efficiënter laten draaien van spuitgietmachines om energie te besparen, het maken van producten van 100% gerecyclede materialen, het implementeren van hernieuwbare of hybride energiebronnen in productiefaciliteiten, het meer bewust zijn van materiaalverspilling en meer.

Hoewel de duurzaamheidstrend veelbelovend is, moeten productteams zich bewust zijn van hoe deze trends van invloed kunnen zijn op hun vermogen om aan kritieke projectvereisten te voldoen. Gerecycleerde materialen kunnen bijvoorbeeld een negatieve invloed hebben op de fysieke en mechanische eigenschappen van het einddeel.

Veel gerecyclede plastic filamenten die tegenwoordig op de markt zijn, hebben kwaliteitsproblemen die het vermogen om onderdelen van consistent hoge kwaliteit van de ene productierun naar de volgende te produceren, belemmeren. In dit geval is het gebruik van nieuw plastic filament misschien wel de beste manier om een ​​schoon, functioneel onderdeel te krijgen. Afstappen van nieuw plastic naar een duurzamere toekomst kost tijd en onderzoek, maar het is de moeite waard voor de meeste productiebedrijven.

2. Een hernieuwde interesse in bioplastics

Geïnspireerd door de duurzaamheidstrend onderzoeken veel fabrikanten de voordelen van het gebruik van bioplastic voor het maken van matrijzen en spuitgieten.

Bioplastics, of PLA-bioplastics, zijn alternatieven voor op aardolie gebaseerde kunststoffen die zijn afgeleid van biomassa zoals maïs, suikerriet, zeewier of zelfs garnalenschillen. Bioplastics zijn biologisch afbreekbaar, koolstofneutraal en worden in natuurlijke omgevingen afgebroken tot alleen biomassa, koolstofdioxide en water. Als fabrikanten producten en verpakkingen maken van bioplastics, kunnen ze een impuls geven aan meer milieuvriendelijke markten en de schade aan het milieu verminderen.

Deze trend belooft al veel goeds. Volgens European Bioplastics zal de wereldwijde markt voor bioplastics tegen 2023 naar verwachting met 25% stijgen. Hoewel PLA-bioplastics milieuvriendelijk zijn en mechanische eigenschappen bieden die vergelijkbaar zijn met op petroleum gebaseerde polyesters, moeten productteams rekening houden met de beperkingen van dit materiaal.

Bioplastics zijn bijvoorbeeld niet volledig vrij van vervuiling, omdat er nog steeds rekening moet worden gehouden met oogst-, raffinage- en verzendkosten, ook al is het materiaal zelf hernieuwbaar. Ook kan de recycleerbaarheid van bioplastics gemakkelijk in het gedrang komen. Bioplastics worden vaak gecombineerd met niet-recyclebare polymeren om hun sterkte te vergroten, en deze hybride bioplastics zullen binnen drie maanden ontleden tot niet-toxische materialen onder specifieke composteringsomstandigheden. Als deze hybride bioplastics echter op een traditionele stortplaats terechtkomen, kan diezelfde afbraak zeker 100 jaar duren. Geen enkel plastic is perfect, maar we zijn verheugd om te zien welke vooruitgang in bioplastics 2021 zal brengen.

3. Experimenteren met materiële alternatieven

In 2020 viel het gebruik van composietmaterialen op als een van de belangrijkste trends in de auto- en ruimtevaartindustrie - en we verwachten dat deze trend zich zal voortzetten. Een composietmateriaal is een heterogeen mengsel van twee of meer materialen die worden samengebracht om een ​​sterker totaalproduct te maken. Ingenieurs kunnen het materiaal nog sterker maken door glas- of koolstofvezels toe te voegen aan de omringende polymeermatrix.

Pond per pond, composieten zijn sterker dan hoogwaardige materialen zoals staal en lichter, waardoor ze ideaal zijn voor veel auto-, ruimtevaart- en bouwtoepassingen. Composieten bieden productteams een duurzaam, flexibel en kosteneffectief alternatief voor de materialen die ze gewend zijn te gebruiken voor het maken van matrijzen en spuitgieten. Fabrikanten en ingenieurs zouden in 2021 meer composietmaterialen moeten verwachten, vooral omdat ze meer grip krijgen in de medische en militaire ruimtes.

4. Toenemende vraag naar lichtgewicht materialen

Over de hele linie willen consumenten en fabrikanten lichtere producten. In de automobiel- en luchtvaartsector vertalen lichtere onderdelen zich vaak in een beter benzineverbruik of een langere levensduur van de batterij.

Als het gaat om de productie van medische hulpmiddelen, kunnen gewrichtsvervangingen en stents gemaakt van lichtgewicht materialen de resultaten voor de patiënt drastisch verbeteren. Aangezien de lichtgewichttrend aansluit bij het toegenomen gebruik van composietmaterialen, moeten ingenieurs en productteams gewichtsoverwegingen gemakkelijker opnemen in hun ontwerpplannen voor 2021.

5. Toegenomen gebruik van automatisering

Automatisering en het toegenomen gebruik van software, machine learning en geavanceerde analyses in de productie zijn groeiende trends die zich waarschijnlijk in 2021 zullen voortzetten. De programmering van vandaag is eenvoudiger dan in de afgelopen jaren, wat leidt tot snellere productiecycli, minder uitvaltijd en efficiënter onderhoud .

Automatisering biedt ook meer controle over het spuitgietproces. Fabrikanten, ingenieurs en productteams moeten de kans aangrijpen om software te gebruiken om het maken van matrijzen en spuitgieten vooruit te helpen, als ze dat nog niet hebben gedaan.

Ontwerpers en productteams moeten in 2021 ook gebruik maken van schimmelstroomanalyse om een ​​concurrentievoordeel te behouden. Matrijsstroomanalyse maakt gebruik van software om de spuitgietcyclus te simuleren en te voorspellen hoe de matrijs zal worden gevuld, wat vooral handig is tijdens de ontwerpfase. Ingenieurs kunnen matrijsstroomanalyse gebruiken om te testen op krimp, kromtrekken, onregelmatige vulpatronen en nog veel meer voordat ze overgaan tot prototyping. Deze intelligente software kan ook voorspellen hoe de mal zal reageren wanneer deze wordt geïnjecteerd met gesmolten materialen onder druk.

De technologie kan duur zijn, maar de technische en economische voordelen wegen ruimschoots op tegen de kosten.

Kijkend naar de toekomst van het maken van mallen

2020 was een onvoorspelbaar en ongekend jaar. Sommige fabrikanten, ingenieurs en productteams komen misschien in de verleiding om terug te keren naar de status-quo, maar ze kunnen in 2021 betere resultaten behalen door enkele van de waardevolle kansen te grijpen die in de bovengenoemde trends worden beschreven. Automatisering, lichtgewicht en een hernieuwde inzet voor milieuvriendelijke productie zullen de matrijzenbouw zeer binnenkort opschudden. Een ervaren productiepartner kan productteams helpen om van hun volgende stap de beste zet te maken.

Wanneer productteams samenwerken met Fast Radius, krijgen ze het beste van twee werelden:ervaring en innovatie. We hebben jaren besteed aan het perfectioneren van multi-process on-demand productie en met die solide basis zijn we vrij om onze vingers aan de pols te houden van wat de toekomst biedt op het gebied van matrijzenbouw, kunststoffen en spuitgieten. Onze partners kunnen lage uitvalpercentages, lage arbeidskosten en deskundige hulp bij ontwerp en engineering verwachten tijdens de fasen van productontwikkeling, productie en uitvoering. Neem vandaag nog contact met ons op voor een offerte — laten we er iets ongelooflijks van maken.

Bekijk de gerelateerde blogartikelen in het Fast Radius-leercentrum voor meer inzichten in de maakindustrie en trendprognoses voor 2021.

Klaar om uw onderdelen te maken met Fast Radius?