Formenbau und Kunststoffe ist ein Spritzgussverfahren, das ein einfaches und effizientes Herstellungsverfahren ist, bei dem erhitztes Material in einen Kunststoff gespritzt wird. Spritzgussform zum Formen von Kunststoffen oder Gummi.

Derzeit wird das Kunststoffspritzgießen in verschiedenen Industriezweigen wie der Luft- und Raumfahrt, der Verpackungsindustrie und der Spritzguss-Spielzeug. Die Spritzgieß- und Kunststoffindustrie entwickelt sich aufgrund von technologischen Durchbrüchen, Marktstörungen und bestimmten wirtschaftlichen und sozialen Faktoren ständig weiter.

Signifikante Durchbrüche

Das Herstellen der Werkzeuge, das Schärfen, die Wärmebehandlung, die Metallbearbeitung und das Ausbohren des Designs erfolgten von Hand, was einen enormen Zeitaufwand erforderte. Da fast der gesamte Prozess von Menschenhand durchgeführt wurde, waren Konformitätsprobleme unvermeidlich, da keine zwei Formen ähnliche Eigenschaften aufwiesen.

Mit dem Fortschritt der Technologie trugen jedoch zwei Techniken des Formenbaus wesentlich zum Übergang von der manuellen zur computergestützten Bearbeitung bei

CNC-Fräsmaschinen

Bei diesen Maschinen handelte es sich zunächst um 2D-Bridgeport-Fräsmaschinen, die mit CNC-Einrichtungen ausgestattet waren. Diese Maschinen eroberten den Markt im Sturm und veränderten die Art und Weise, wie Werkzeugmacher Teile herstellten, denn sie boten schnelle Bearbeitungsgeschwindigkeiten, gepaart mit höherer Genauigkeit und minimaler manueller Kontrolle.

Moderne CNC-Fräsmaschinen bieten hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten und erreichen auch bei komplexen Formen eine hohe Genauigkeit.

CAD-Programme

CAD-Programme hatten einen entscheidenden Einfluss auf die Entwicklung der Formenbauindustrie, indem sie den Prozess der Formenkonstruktion rationalisierten. Diese Programme ermöglichten es den Fachleuten, 2D- und später 3D-Renderings zu erstellen, die schnell und einfach bearbeitet, getestet und geändert werden konnten.

Der künftige Anwendungsbereich von Spritzgussformenbau und Kunststoffen

Die Spritzgießindustrie hat sich in den letzten Jahren kontinuierlich weiterentwickelt und weist ein enormes Potenzial für Effizienzsteigerungen auf, wie z. B. die schnellere Herstellung von Direct-to-Metal-Formen bei gleichzeitiger Einhaltung des Budgets.

Hier sind einige entscheidende Branchentrends, die möglicherweise den Weg der Entwicklung der Branche bestimmen können Plastikform und Kunststoffe, Spritzguss und Kunststoffe für die nächsten Jahre -

Verbundwerkstoffe

Seit 2020 haben Verbundwerkstoffe als eine der wichtigsten führende Trends in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie. Ein Verbundstoff ist ein heterogenes Gemisch aus zwei oder mehr Materialien, das ein stärkeres Endprodukt ergibt. 

Verbundwerkstoffe sind trotz ihres geringen Gewichts wesentlich stabiler als Hochleistungswerkstoffe wie Stahl. Diese Eigenschaften machen sie zu einer idealen Wahl für die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie und das Baugewerbe.

Verbundwerkstoffe sind ein flexibler, haltbarer und kosteneffizienter Ersatz für die beim Spritzguss und Formenbau verwendeten Materialien. In den kommenden Jahren werden Verbundwerkstoffe ihren Weg in den medizinischen Sektor und die Herstellung von militärischer Ausrüstung finden.

Verstärkte Automatisierung

Die Implementierung von Automatisierung und Software, fortschrittlicher Analytik und maschinellem Lernen in Fertigungsprozessen schreitet mit den neuesten technologischen Durchbrüchen rasant voran. Die Programmierung ist wesentlich einfacher geworden, was zu minimierten Ausfallzeiten, beschleunigten Produktionszyklen und effizienter Wartung geführt hat.

Die Automatisierung ermöglicht es Herstellern und Ingenieuren, den Spritzgießprozess besser zu kontrollieren. Sie kann auch Designern und Produktentwicklern helfen, einen Wettbewerbsvorteil auf dem Markt zu erhalten.

Eine Form der Automatisierung namens Moldflow-Analyse gewinnt in der Fertigungsindustrie zunehmend an Bedeutung. Mithilfe von Software wird der Spritzgießzyklus simuliert und ein Einblick in den Formfüllungsprozess gewährt. Diese Simulation ist besonders effektiv, wenn in der Entwurfsphase Änderungen am Produktdesign vorgenommen werden. Mit der Moldflow-Analyse können auch Verzug, Schrumpfung, ungeeignete Füllmuster und vieles mehr vor der Herstellung von Prototypen geprüft werden.

Wenn Sie ein kleines Unternehmen führen und nur über ein begrenztes Budget verfügen, sollten Sie in eine Vertikalmühle da sie relativ kostengünstig ist und eine angemessene Genauigkeit bietet.

Nachhaltige Entwicklung

Die verarbeitende Industrie setzt auf Nachhaltigkeit, und folglich muss auch die Kunststoffindustrie einen Schritt in diese Richtung machen. Die Zahl der umweltbewussten Käufer ist gestiegen, was die Fertigungsunternehmen dazu veranlasst hat, ihre Abläufe effizienter zu gestalten und die Verschwendung deutlich zu reduzieren.

Die Formenbauindustrie hat Wege entwickelt, um Spritzgießen Maschinen mit höherer Effizienz, um den Stromverbrauch zu senken, auf nachhaltige Energiequellen umzusteigen, recycelte Rohstoffe zu verwenden, die Materialverschwendung zu minimieren und vieles mehr.

Während die Nachhaltigkeit rasch voranschreitet, müssen Fertigungsunternehmen kritische Projektspezifikationen erfüllen, um optimale Qualitätsparameter zu gewährleisten. Der Grund dafür ist, dass recycelte Produkte oft nicht die physikalischen und mechanischen Spezifikationen des Endprodukts erfüllen.

Biokunststoffe

Biokunststoffe sind eine direkte Ableitung der nachhaltigen Entwicklung, da mehrere Hersteller begonnen haben, ihre Vorteile und ihre Anwendung im Spritzguss und Formenbau zu erforschen.

Biokunststoffe sind Ersatzstoffe für Kunststoffe auf Erdölbasis, die aus Biomasse wie Zuckerrohr, Mais, Seetang und anderen gewonnen werden. Biokunststoffe sind einzigartig, da sie biologisch abbaubar und kohlenstoffneutral sind.

Die Herstellung und Verpackung von Produkten unter Verwendung von Biokunststoffen kann dazu beitragen, dass die Formenbauer umweltfreundlicher werden und negative Umweltauswirkungen minimieren.

Es ist jedoch wichtig zu wissen, dass Biokunststoffe nicht völlig umweltfreundlich sind. Biokunststoffe werden oft mit nicht wiederverwertbaren Polymeren gemischt, um ihre Festigkeit zu erhöhen. Wenn diese hybriden Biokunststoffe auf einer herkömmlichen Mülldeponie landen, kann es bis zu 100 Jahre dauern, bis sie sich zersetzen, was für die Umwelt giftig sein kann.

Leichte Alternativen 

Hersteller und Verbraucher sind auf der Suche nach leichten Produkten. In der Luft- und Raumfahrt und im Automobilsektor führen leichtere Komponenten zu einer höheren Laufleistung und einem effizienteren Verbrauch der Batterien.

Bei der Herstellung von Medizinprodukten können Stents und Gelenkersatzteile aus leichten Materialien die Genesung des Patienten erheblich beschleunigen. Leichte Materialien verursachen auch weniger Kosten beim Transport.

Letzte Worte

Die oben erwähnten Trends können Ingenieuren und Herstellern helfen, bessere Ergebnisse zu erzielen, indem sie die Fehlerquote und den Zeitaufwand minimieren. Neben den beiden Durchbrüchen, nämlich den CNC-Fräsmaschinen und den CAD-Programmen, gab es einen bedeutenden Fortschritt in der Kunststoffformteil Sektor mit der neuesten Technologie.

Zu den vielversprechenden Zukunftstrends gehören die Substitution von Leichtbaumaterialien, die Automatisierung und das Engagement für eine nachhaltige Fertigung, die den Formenbau aufrütteln werden.

Über den Autor:

Peter Jacobs ist Senior Director of Marketing bei CNC-Meister. Er ist aktiv an Fertigungsprozessen beteiligt und schreibt regelmäßig in verschiedenen Blogs über CNC-Bearbeitung, 3D-Druck, Rapid Tooling, Spritzguss, Metallguss und Fertigung im Allgemeinen.

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