2021年を形作る金型製作・射出成形トレンドTop 5

射出成形は豊かな歴史を持つシンプルで効果的な製造プロセスです。最初の射出成形機は1872年、John WesleyとIsaiah Wyattによって作られ、プランジャーを用いてプラスチックを加熱シリンダーを通じて金型に射出しました。

射出成形業界はこの初期開発後ゆっくりと進歩しましたが、第二次世界大戦による大量生産製品需要の急増で1940年代にルネサンスを迎えました。James Watson Hendryが1946年に最初の押出スクリュー射出機を作り、エンジニアにより大きな制御を与え、今日私たちが射出成形と考えるものを定義する数多くの貢献をしました。

2020年、プラスチック射出成形は航空宇宙から包装、子供のおもちゃまで幅広い業界で見られます。技術は長年存在していますが、金型製作、射出成形、プラスチックの分野は、新技術進歩、市場混乱、その他の社会経済的要因への対応で進化し続けています。

来年、金型製作、プラスチック、射出成形の方向性を形作ると考えられる5つの主要業界トレンドを紹介します。

1. 持続可能性への世界的シフト

持続可能性はあらゆる製造タイプの重要な考慮事項ですが、プラスチック業界はこの点での短所で特に厳しい目で見られてきました。1950年以来、世界は80億トンのプラスチックを生産しましたが、そのうちリサイクルされたのはわずか9%で、残り91%は焼却または埋立地に蓄積されています。さらに、製造業だけで全温室効果ガス排出量の21%を占めると推定されています。

環境意識の高い消費者の台頭と、持続可能性への広範な文化的シフトが、製造企業に業務を見直し、廃棄物削減について考えるよう促しています。これには、射出成形機のより効率的な運用による電力節約、100%リサイクル材料からの製品作成、製造施設への再生可能・ハイブリッド電源導入、材料廃棄物へのより配慮深い対応などが含まれます。

持続可能性トレンドは有望ですが、製品チームはこれらのトレンドが重要なプロジェクト要件を満たす能力にどう影響するかを注意深く見る必要があります。例えば、リサイクル材料は最終パーツの物理的・機械的特性に悪影響を及ぼす可能性があります。

現在市場に出回っている多くのリサイクルプラスチックフィラメントには品質問題があり、生産ランごとに一貫して高品質なパーツを達成する能力を妨げています。この場合、バージンプラスチックフィラメントを使用するのが、クリーンで機能的なパーツを達成する最善の方法かもしれません。バージンプラスチックから脱却し、より持続可能な未来に向かうには時間と研究が必要ですが、ほとんどの製造企業にとって価値ある取り組みです。

2. バイオプラスチックへの再注目

持続可能性トレンドに触発され、多くの製造業者が金型製作と射出成形でのバイオプラスチック使用メリットを探っています。

バイオプラスチック、またはPLAバイオプラスチックは、トウモロコシ、サトウキビ、海藻、エビの殻などのバイオマスから派生した石油ベースプラスチックの代替材料です。バイオプラスチックは生分解性、カーボンニュートラルで、自然環境ではバイオマス、二酸化炭素、水のみに分解されます。メーカーが製品と包装をバイオプラスチックで作れば、より環境に優しい市場への勢いを作り、環境害を減らせます。

このトレンドはすでに大きな可能性を見せています。European Bioplasticsによると、バイオプラスチックの世界市場は2023年までに25%成長すると予測されています。PLAバイオプラスチックは環境に優しく、石油ベースポリエステルと比較可能な機械的特性を提供しますが、製品チームはこの材料の制限に注意すべきです。

例えば、バイオプラスチックは材料自体は再生可能でも、収穫、精製、輸送コストがあるため完全に汚染フリーではありません。また、バイオプラスチックのリサイクル性は容易に損なわれます。強度を高めるために非リサイクル可能ポリマーと組み合わされることが多く、これらのハイブリッドバイオプラスチックは特定堆肥条件下で3ヶ月で無毒材料に分解されます。しかし、これらが従来の埋立地に捨てられると、同じ分解に最低100年かかります。完璧なプラスチックはありませんが、2021年にバイオプラスチックがもたらす進歩に期待しています。

3. 材料代替の実験

2020年、複合材料の使用が自動車と航空宇宙業界の主要トレンドの一つとして際立ちました。このトレンドの継続を期待しています。複合材料は、2つ以上の材料を組み合わせてより強力な全体製品を作る不均質混合物です。エンジニアは、周囲のポリマーマトリックスにガラス繊維や炭素繊維を添加することで、材料をさらに強くできます。

重量あたりで、複合材料は高性能材料である鋼より強く、より軽量です。これにより多くの自動車、航空宇宙、建設用途に最適です。複合材料は、金型製作と射出成形で慣れ親しんだ材料への耐久性、柔軟性、コスト効率に優れた代替を製品チームに提供します。医療と軍事分野でも牽引力を増す中、2021年にはさらに多くの複合材料が見られることを製造業者とエンジニアは期待すべきです。

4. 軽量材料への需要増加

全般的に、消費者と製造業者はより軽い製品を求めています。自動車と航空宇宙セクターでは、軽量パーツはより良い燃費やより長いバッテリー寿命に直結することが多いです。

医療機器製造では、軽量材料で作られた人工関節とステントが患者アウトカムを劇的に改善できます。軽量化トレンドが複合材料の使用増加と相まって、エンジニアと製品チームは2021年の設計計画により体重量考慮を容易に組み込むべきです。

5. 自動化の活用拡大

自動化と、製造におけるソフトウェア、機械学習、高度な分析の活用増加は、2021年にも継続する可能性が高い成長トレンドです。今日のプログラミングは過去よりシンプルで、より高速な生産サイクル、ダウンタイム削減、より効率的なメンテナンスをもたらします。

自動化は射出成形プロセスのより大きな制御も提供します。製造業者、エンジニア、製品チームは、まだ行っていないなら、ソフトウェアを活用して金型製作と射出成形を前進させる機会を捉えるべきです。

設計者と製品チームは、2021年にモールドフロー解析を活用して競争優位性を維持すべきです。モールドフロー解析はソフトウェアを用いて射出成形サイクルをシミュレートし、金型がどう充填されるかを予測します。これは設計段階で特に有用です。エンジニアはモールドフロー解析を用いて、試作に進む前に収縮、反り、不規則充填パターンなどをテストできます。このインテリジェントなソフトウェアは、加圧溶融材料射出時の金型反応も予測できます。

技術は高価ですが、技術的・経済的メリットはコストを大きく上回ります。

金型製作の未来を見据えて

2020年は予測不可能で前例のない年でした。一部の製造業者、エンジニア、製品チームは現状維持に戻りたくなるかもしれませんが、前述のトレンドで示された貴重な機会を捉えることで、2021年により良い結果を達成できます。自動化、軽量化、環境配慮型製造への再コミットメントは、金型製作を間もなく大きく変えるでしょう。熟練した製造パートナーは、製品チームの次の一手を最善の一手にするお手伝いができます。

製品チームがFast Radiusと提携すれば、経験と革新の両方の長所を得られます。私たちはマルチプロセスオンデマンド製造の完成に数年を費やし、その堅固な基盤の上で、金型製作、プラスチック、射出成形の「次」の脈動に触れ続けています。パートナーは低スクラップ率、低労務コスト、製品開発・生産・履行段階を通じたエキスパート設計・エンジニアリング支援を期待できます。今すぐお見積もりをご依頼ください。共に素晴らしいものを創りましょう。

2021年の製造業界洞察とトレンド予測についてさらに知りたい方は、Fast Radiusラーニングセンターの関連ブログ記事をご覧ください。

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