PLA Kunststoff | Materialserie für Produktdesign

Über 99% der weltweit verwendeten Kunststoffe werden aus nicht erneuerbaren Kohlenwasserstoffquellen wie Erdöl und Erdgas hergestellt. Dadurch sind die weltweiten Kohlenwasserstoffreserven unter Druck geraten, so dass eine alternative Quelle für Kunststoffe aus erneuerbaren Quellen gesucht werden muss. Polymilchsäure-Kunststoffe (PLA), die aus erneuerbaren Quellen wie Zuckerrohr, Maisstärke und Maniok hergestellt werden, sind für die Hersteller eine hervorragende Alternative.

Im Gegensatz zu Kunststoffen aus Kohlenwasserstoffquellen sind einige PLA-Kunststoffe so konzipiert, dass sie unter bestimmten Bedingungen, z. B. in industriellen Kompostieranlagen, abgebaut werden können, um die Kunststoffverschmutzung in der Umwelt zu verringern. Nach Angaben des Umweltprogramms der Vereinten Nationen hat sich die Menge der Kunststoffabfälle seit dem Jahr 2000 in jedem Jahrzehnt verdoppelt, und es wird erwartet, dass sich dieser Trend bis 2060 verdreifachen wird. ^[1].

Nur 9% der jährlich weltweit anfallenden 400 Millionen Tonnen Kunststoffabfälle werden recycelt ^[2]. Die verbleibenden 91% landen auf Mülldeponien oder im Meer, was einer der Gründe dafür ist, dass immer mehr Länder Einwegkunststoffe verbieten. PLA-Kunststoff ist auf dem Weg von den Labors zu den Produktionslinien. Dies ist nicht nur ein Umweltsymbol, sondern auch ein technologischer Dreh- und Angelpunkt, der einen Markt im Wert von Hunderten von Milliarden Dollar erschließen kann.

Grundkenntnisse der PLA

Der Prozess der Gewinnung von PLA-Kunststoffen aus Pflanzen ähnelt dem Prozess der Gewinnung von Kunststoffen aus Kohlenwasserstoffquellen. Der Hauptunterschied ist das Ausgangsmaterial. Bei der Herstellung von synthetischen Kunststoffen aus Rohöl beispielsweise wird das Rohöl in einer Raffinerie destilliert, um eine Fraktion namens Naphtha zu erhalten, die das Grundmaterial für die Kunststoffherstellung bildet.

Im Falle von PLA wird pflanzliche Stärke in Zucker umgewandelt, gefolgt von der Fermentation des Zuckers zu Milchsäure, die den Grundstoff für den entstehenden Kunststoff bildet. PLA wird in den folgenden Hauptschritten aus erneuerbaren Quellen hergestellt:

• Extraktion von Stärke: Die Hersteller von PLA extrahieren Stärke aus Zuckerrohr, Mais oder einem anderen Pflanzensubstrat durch Nassmahlung (Mahlen und Trennen der Stärke von anderen Bestandteilen).
• Hydrolyse: Die großen Stärkemoleküle (Polysaccharide) werden durch eine Reaktion mit Wasser und Enzymen in Einfachzucker (Monosaccharide) wie Glukose umgewandelt.
• Gärung: Die bei der Hydrolyse entstehende Glukose wird mit Hilfe von Mikroorganismen - vor allem Lactobacillus-Arten - fermentiert, um den Zucker in Milchsäure umzuwandeln.
• Bildung von Lactiden: Die Milchsäure aus der Fermentation wird in Lactid umgewandelt, ein zyklisches Dimer der Milchsäure.
• Polymerisation: Die kontrollierte Verknüpfung der Laktidmoleküle durch Polymerisation bildet längere Ketten aus Polymilchsäure (PLA). Das Ergebnis der Polymerisation sind kleine Stücke aus rohem PLA-Kunststoff, die zu verschiedenen Produkten geformt werden können.

Tabelle der wichtigsten Eigenschaften von PLA-Kunststoff

Er hat mehrere einzigartige Eigenschaften, die ihn in der Medizin- und Lebensmittelverpackungsindustrie noch begehrter machen. Die Nachhaltigkeit und die einfache Verarbeitung von Biokunststoffen werden in der gesamten Fertigungsindustrie gelobt. Hier sind die wichtigsten Eigenschaften, die PLA zu einer geeigneten Alternative zu Polybutylenadipat-Co-Terephthalat (PBAT) und Polybutylensuccinat (PBS) machen.

Drei Etappen der Industrialisierung

Seit der Entdeckung von hochmolekularem PLA im Jahr 1932 durch den Chemiker Wallace Carothers bei DuPont hat die Technologie allmählich ihren Weg in die industrielle Anwendung gefunden, vor allem an der Wende zum 21. ^[3]. Einige Unternehmen und Branchen haben bei der Industrialisierung von PLA-Kunststoff eine Vorreiterrolle gespielt. Während der Einsatz mit einfachen Anwendungen wie Verpackungen begann, hat er sich zu technischeren Anwendungen wie medizinischen Implantaten und Automobilen entwickelt. Im Folgenden finden Sie einen Überblick über die drei Phasen der Industrialisierung von PLA, die es durchlaufen hat.

2002: Die erste 70.000-Tonnen-Produktionslinie von NatureWorks

NatureWorks begann mit der Erforschung, wie die in Pflanzen gespeicherten Kohlendioxidmoleküle zur Herstellung umweltfreundlicherer Kunststoffprodukte genutzt werden können. Ihre Forschungen führten zur Entwicklung von Ingeo, einem PLA-Biopolymer, das schließlich vor allem für die Herstellung von Lebensmittelverpackungen verwendet wurde. Es wurde auch für Essgeschirr (Löffel, Teller, Gabeln), Textilien, Verpackungsbeschichtungen und 3D-Druck verwendet.

NatureWorks hat seinen Sitz in den USA und baute die weltweit erste PLA-Produktionsanlage im industriellen Maßstab, die 2002 mit einer Produktionskapazität von 70.000 Tonnen in Betrieb genommen wurde. Im Jahr 2015 verdoppelte das Unternehmen seine Produktionskapazität. Im Jahr 2023 gab NatureWorks bekannt, dass es beim Bau einer PLA-Produktionsanlage in der thailändischen Provinz Nakhon Sawan erhebliche Fortschritte gemacht hat ^[4]. Die Anlage soll eine Jahreskapazität von 75.000 Tonnen Ingeo-Biopolymer haben.

Der Erfolg von NatureWorks inspirierte Hisun zu einer ähnlichen PLA-Kunststoffanlage mit einer Kapazität von 5.000 Tonnen in China. Im Jahr 2017 erweiterte das Unternehmen die Fabrik um eine 10.000-Tonnen-Anlage. Im darauffolgenden Jahr baute Hengtian mehrere Laktid-zu-PLA-Faserlinien mit einer Kapazität von 10.000 Tonnen. Im selben Jahr installierte COFCO eine 10.000-Tonnen-PLA-Kunststoffanlage in China.

2016: Die medizinischen PLA-Knochenschrauben von Arburg

Nach Durchbrüchen im Präzisionsspritzguss und 3D-Druck fand PLA-Kunststoff schließlich neue und komplexere industrielle Anwendungen. Mit dem APF-Verfahren (Plastic Freeforming) von Arburg wurden aus handelsüblichem PLA-Granulat Knochenschrauben in medizinischer Qualität hergestellt.

APF ist ein additives Produktionsverfahren, das die direkte Verwendung von PLA-Granulat ohne den zusätzlichen Schritt der Filamentherstellung ermöglicht, der die Eigenschaften des Materials verändern kann ^[5]. Bei diesem Verfahren werden Tröpfchen aus geschmolzenem Kunststoff Schicht für Schicht aufgespritzt, um eine 3D-Struktur zu bilden.

Die PLA-Knochenschrauben und -Implantate in medizinischer Qualität von Arburg waren wünschenswert, weil sie die Notwendigkeit einer Folgeoperation zur Entfernung der Materialien verringern. Stattdessen bauen sie sich mit der Zeit ab und werden im Gegensatz zu Metallimplantaten vom Körper absorbiert.

2024: Hitzebeständige PLA-Innenteile für Automobile

Bis 2024 wurde hitzebeständiges PLA in großem Umfang für die Herstellung von Innenausstattungsteilen für Automobile, die durch die Massenproduktion von Mercedes-Benz vorangetrieben wird. Obwohl Standard-PLA-Kunststoff eine relativ niedrige Wärmeformbeständigkeit aufweist (ca. 55°C bis 60°C [131-140°F]), wird er mit Additiven modifiziert, die seine Wärmebeständigkeit verbessern und ihn für Innenraumteile, wie dekorative Akzente und Verkleidungsteile, geeignet machen.

Die technologische Reife von PLA-Kunststoffen hat in verschiedenen Bereichen die Stufe 8 erreicht. Auf der Technologiereife-Stufe 8 (TRL 8) weist die Technologie volle Funktionalität, Zuverlässigkeit und Einhaltung der erforderlichen Vorschriften auf. Der weit verbreitete Einsatz von PLA im 3D-Druck und bei Endverbrauchsteilen in vielen Sektoren bestätigt den TRL 8-Status - und in einigen Bereichen könnte sie sogar TRL 9 erreicht haben.

Vergleich von PLA mit PBAT und PBS

PLA, Polybutylenadipat-Co-Terephthalat (PBAT) und Polybutylensuccinat (PBS) sind alle Formen von biologisch abbaubaren Kunststoffen. Ihre großflächige Einführung kann daher einen wichtigen Beitrag zur Bekämpfung der Plastikverschmutzung in der Umwelt leisten. Obwohl sie alle aus nachhaltigen Quellen hergestellt werden können, unterscheiden sie sich in ihren Eigenschaften.

PBAT ist ein thermoplastischer Polyester, der aus sich wiederholenden Einheiten von Terephthalsäure, Adipinsäure und 1,4-Butandiol besteht. Seine unterschiedliche Kombination von Verbindungen verleiht ihm einzigartige Eigenschaften. Er wird aus der Kombination von Adipinsäure, Terephthalsäure und Butylenglykol synthetisiert und ist besonders für seine Flexibilität und hohe Bruchdehnung bekannt. Es wird hauptsächlich in Lebensmittelverpackungen verwendet.

PBS wird aus Bernsteinsäure und 1,4-Butandiol synthetisiert. Es ist nicht nur biologisch abbaubar, sondern auch sehr hitzebeständig und kompatibel mit anderen biologisch abbaubaren Polymeren. Seine Eigenschaften sind eng mit denen von isotaktischem Polypropylen und Polyethylen hoher Dichte verwandt, was es zu einer guten Wahl für ein breites Anwendungsspektrum macht.

Vergleich der Eigenschaften von PLA, PBAT und PBS

PLA, PBAT und PBS sind aufgrund des Vorhandenseins von Methylgruppen (CH3) von Natur aus hydrophob. Mit einfachen Worten: Diese erneuerbaren Kunststoffe haben im Vergleich zu Polyethylentetraphthalat (PET) mäßige Wasseraufnahme- und Dochteigenschaften. Diese Eigenschaft macht erneuerbare Kunststoffe im Vergleich zu PET zu einer besseren Wahl für Sportbekleidung.

Beliebte Anwendungen von PLA-Kunststoff

Vor zwei bis drei Jahrzehnten kostete die Herstellung eines Pfunds PLA rund $200 - ein großer Rückschlag auf dem Weg zur Industrialisierung. Mit Hilfe innovativer Technologien kann man heute ein Pfund für weniger als $2 erhalten. Da die Kostenbeschränkungen nun hinter uns liegen, hat sich die Tür für die Massenanwendung in verschiedenen Branchen geöffnet. Heute sind die Hersteller, die PLA am häufigsten einsetzen, folgende:

• 3D-Druck von Teilen in Innenräumen
• Medizinische Implantate
• Mode
• Verpackung von Lebensmitteln und Getränken

Verwendung von PLA-Kunststoff im 3D-Druck

Wenn es um 3D-Druck geht, ist PLA-Filament eine weithin akzeptierte Option, da es im Vergleich zu anderen Filamenten einen niedrigen Schmelzpunkt hat und daher einfach zu verwenden ist. Der niedrige Schmelzpunkt beschleunigt den Druckprozess und verringert die Verformung und den Energiebedarf. Außerdem setzt das PLA-Filament während des Druckvorgangs Laktid frei, das im Allgemeinen als ungiftiger Rauch gilt. Daher ist die Verwendung von PLA-Filament für den 3D-Druck auch in Innenräumen sicher. Weitere Vorteile von PLA für den 3D-Druck sind:

• Verströmt während des Drucks einen süßen Geruch, im Gegensatz zu den üblen Dämpfen, die von einigen Materialien ausgehen.
• Die gedruckten Teile können mit Lösungsmittel geschweißt werden, was den Zusammenbau der Teile erleichtert.
• Erhältlich in einer großen Farbauswahl.
• Es kann mit anderen Materialien gemischt werden, um unterschiedliche Eigenschaften zu erzielen.
• Das Drucken mit PLA-Kunststoff hat eine gute Maßgenauigkeit, die der beabsichtigten Abmessung sehr nahe kommt.

Vorteile der Verwendung von PLA für medizinische Implantate

PLA wurde im medizinischen Bereich aufgrund seiner inhärenten Eigenschaften besser aufgenommen. So ist es beispielsweise als Implantat biokompatibel, d. h. es ruft keine unerwünschten Reaktionen hervor, wenn es in den menschlichen Körper implantiert wird. Biounverträglichkeit kann zu Entzündungen und anderen unerwünschten Reaktionen führen, die tödlich sein können. Daher wird es für chirurgische Implantate, Gerüste für die Gewebezüchtung und Systeme zur Verabreichung von Medikamenten verwendet.

• Es verringert das Risiko von Infektionen und Folgeoperationen, da es sich auf natürliche Weise abbaut.
• Die Abbaugeschwindigkeit kann durch Mischen von PLA mit anderen Materialien gesteuert werden.
• Die Festigkeit und Steifigkeit des PLA-Kunststoffs kann manipuliert werden, um verschiedene Arten von Implantaten, wie z. B. eine Knochenschraube, herzustellen.

PLA-Kunststoff gewinnt in der Mode an Bedeutung

Die Modeindustrie erzeugt jedes Jahr weltweit rund 92 Millionen Tonnen Textilabfälle ^[6]. Der Großteil dieser Abfälle landet auf Mülldeponien, der Rest in Gewässern. Die Verwendung von PLA trägt dazu bei, die Belastung der Umwelt durch Textilien zu verringern, da es sich mit der Zeit abbaut. Weitere Vorteile der Verwendung von PLA in der Modeindustrie sind:

• Die Atmungsaktivität der PLA-Gewebe lässt die Luft zirkulieren, wodurch der Träger kühler und bequemer bleibt.
• Sie fühlen sich weich und angenehm am Körper an.
• PLA-Fasern bieten eine ausreichende Festigkeit für den täglichen Gebrauch und sind gleichzeitig biologisch abbaubar.
• PLA-Stoffe sind farbbeständig und können beim Waschen oder Trocknen in der Sonne nicht verblassen.
• Durch ihre hypoallergene Eigenschaft sind sie auch für Menschen mit empfindlicher Haut geeignet.

PLA-Verarbeitungstechnologien

PLA-Kunststoff ist mit minimalen Änderungen mit den meisten der verfügbaren Kunststoffverarbeitungstechnologien kompatibel. So lässt sich PLA beispielsweise im Spritzgussverfahren leicht in verschiedene Formen bringen. PLA-Granulat kann auch geschmolzen und durch eine Düse gepresst werden, um Folien und Platten zu formen. Es kann auch im Blasformverfahren zu Flaschen und Behältern verarbeitet werden.

Da PLA Wasser absorbieren kann, ist es immer wichtig, es zu trocknen, bevor man es mit einer der Formgebungstechnologien verwendet. Die Verwendung eines nassen PLA-Filaments in einem 3D-Drucker kann beispielsweise zu Leistungsproblemen und Druckfehlern führen. Während des Drucks verwandelt sich das vom Filament aufgenommene Wasser in Dampf, was zu knallenden Geräuschen und einer uneinheitlichen Extrusion oder einer blasigen Oberflächenbeschaffenheit führt. In extremen Fällen dehnt sich das Filament durch den Dampf aus und verstopft die Düse, was zu einem Totalausfall des Drucks führt. Einige der Möglichkeiten zum Trocknen von PLA-Filament sind:

• Trocknen im Ofen: Heizen Sie den Ofen auf etwa 110°F bis 120°F vor. Legen Sie das Filament für 4 bis 6 Stunden in den Ofen. Halten Sie den Ofen immer deutlich unter der Schmelztemperatur von PLA.
• Verwendung eines Fadentrockners: Befolgen Sie die mit dem Trockner gelieferten Anweisungen
• Exsikkator und Ziploc: Bei weniger starker Feuchtigkeit können Sie das PLA-Filament in ein Ziploc mit einigen Trockenmittelpaketen legen und es einige Stunden stehen lassen.
• Dehydrator für Lebensmittel: Da es sich bei PLA um einen lebensmittelechten Kunststoff handelt, können Sie ihn in einem Dehydrator mit einstellbarer Temperatur trocknen.

PLA-Kunststoff-Spritzgießparameter und Änderung der Ausrüstung

Die gute Nachricht für Hersteller, die für ihre Produkte von synthetischem Kunststoff auf PLA-Kunststoff umsteigen wollen, ist, dass keine größeren Änderungen an den Werkzeugen erforderlich sind. Die wichtigsten Änderungen betreffen oft die Anpassung der Fließparameter wie Temperatur, Druck, Einspritzgeschwindigkeit, Kühlung und Zykluszeit an die thermische Empfindlichkeit des Materials.

Gegebenenfalls muss der Hersteller Zusatzstoffe hinzufügen, um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen. In einigen wenigen Fällen muss die Formkonstruktion optimiert werden, um die Qualität des hergestellten Teils zu verbessern. Zu den üblichen Änderungen gehören die Überarbeitung der Anschnittkonstruktion, die Änderung der Wandstärke und das Hinzufügen von Entformungswinkeln. Die Optimierung des Kühlsystems ist wichtig, um Verzug und Schrumpfung zu vermeiden.

Technologien zur PLA-Modifizierung

Für bestimmte industrielle Anwendungen kann es erforderlich sein, bestimmte Eigenschaften von PLA zu verändern. Dabei kann es sich um eine physikalische oder chemische Modifikation oder um die Verwendung von Zusatzstoffen handeln. Im Folgenden finden Sie eine Liste der verschiedenen Techniken zur Modifizierung von PLA-Kunststoff.

Chemische Veränderung

Hier gibt es verschiedene Möglichkeiten, aber die Wahl hängt von der Eigenschaft ab, die der Hersteller dem Produkt verleihen möchte. Die gängigen Techniken sind:

• Copolymerisation: Das Mischen von PLA mit Polycaprolacton oder anderen Monomeren, um Eigenschaften wie Abbaugeschwindigkeit, Flexibilität und thermische Stabilität zu verbessern.
• Verlängerung der Kette: Erhöhung des Molekulargewichts durch Zugabe von Molekülen wie Maleinsäureanhydrid oder Epoxid-funktionalisierten Verbindungen. Dadurch wird die Schmelzfestigkeit verbessert.
• Pfropfen: Das Verfahren, bei dem PLA durch die Anlagerung anderer Polymere oder Moleküle an die Hauptkette hydrophobiert oder mit anderen wünschenswerten Eigenschaften versehen wird.

Physikalische Veränderung

Diese Veränderung findet oft auf der Ebene der Oberfläche statt, ohne dass die PLA-Moleküle chemisch verändert werden. Sie werden auch verwendet, um dem Material die gewünschten Eigenschaften zu verleihen. So kann es beispielsweise mit Zellulose oder Stärke in einem als Blending bezeichneten Verfahren kombiniert werden, um seine Flexibilität und biologische Abbaubarkeit zu verbessern. Andere physikalische Modifikationen sind:

• Keimbildung: Verbesserung der Kristallisation durch Zugabe von Nukleierungsmitteln.
• Glühen: Wärmebehandlung des PLA-Teils nach der Verarbeitung zur Verbesserung der Kristallinität.
• Oberflächenbehandlung: Beschichtung der Oberfläche mit einer erwünschten Verbindung zur Verbesserung der Benetzbarkeit, Biokompatibilität oder Haftung.

Füllstoffe und Zusatzstoffe

Einer der Nachteile der Verwendung von PLA ist seine geringe Schlagzähigkeit. Diese kann durch die Zugabe von Gummi oder anderen Polymeren verbessert werden. Ebenso können durch die Beimischung von Glasfasern, Biofasern, Nanoton und anderen ähnlichen Materialien die thermische Stabilität und andere Eigenschaften von PLA-Kunststoff verbessert werden.

Richtungen des technologischen Durchbruchs an der Grenze

Pioniertechnologien wie KI haben bei der Herstellung von PLA-Kunststoff eine wichtige Rolle gespielt. Mithilfe von KI-Technologien können Hersteller verschiedene Produktionsstufen optimieren und genau simulieren, wie sich verschiedene Polymere auf die Eigenschaften von PLA auswirken können. Folglich hilft KI dabei, die Entwicklung neuer PLA-Designs zu beschleunigen, die Effizienz bestehender Formulierungen zu verbessern und die Produktion von PLA nachhaltiger zu gestalten.

Die Automatisierung von Produktionssystemen mit Hilfe von KI hilft den Herstellern jetzt, den PLA-Produktionsprozess in Echtzeit zu überwachen und zu optimieren. Die Systeme können Formgebungsparameter wie Temperatur, Einspritzdruck, Fließgeschwindigkeit usw. automatisch anpassen, um die Effizienz zu steigern und Abfall und Fehler zu minimieren.

PLA-Markt

Der weltweite Markt für PLA-Kunststoffe ist in den letzten zwei Jahrzehnten erheblich gewachsen. Der Aufwärtstrend dürfte sich auch in Zukunft fortsetzen, was zum Teil auf Umweltvorschriften zur Eindämmung der Plastikverschmutzung zurückzuführen ist. Bis 2023 haben mehr als 130 Länder rund um den Globus Einwegkunststoffe wie Plastiktüten, Strohhalme, Lebensmittelbehälter usw. verboten oder teilweise eingeschränkt. ^[7].

Umfang und Wachstum

Mordor Intelligence schätzt die Größe des PLA-Kunststoffmarktes im Jahr 2025 auf 2,59 Millionen Tonnen und prognostiziert, dass er bis 2030 6,45 Millionen Tonnen erreichen wird, bei einer kumulativen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von über 20% ^[8].

Laut der European Bio-Polylactic Acid Organization ist PLA der am meisten produzierte biologisch abbaubare Kunststoff, wobei die Kapazität im Jahr 2023 675,8 Kilotonnen erreichen wird. Der weltweite PLA-Markt wurde im Jahr 2023 auf mindestens $1,5 Milliarden geschätzt, aber MarketsandMarkets erwartet, dass diese Zahl bis 2028 $3,3 Milliarden erreichen wird ^[9]. Europa hat den größten PLA-Markt, beeinflusst durch die steigende Nachfrage nach nachhaltigen Verpackungen und strenge Umweltvorschriften.

Das PLA-Spritzgießen hat die Phase der Forschung und Entwicklung hinter sich gelassen und ist dank Innovationen, die das Verfahren kosteneffizient machen, in großem Maßstab anwendbar. Im November 2024 errichtete Futerro die erste vertikal integrierte Bioraffinerie in Europa. Die in der Normandie gelegene Anlage produziert und recycelt PLA. In vielen Ländern haben PLA-Verpackungen die verbotenen Einwegkunststoffe ersetzt.

Herausforderungen und Zukunft

Von den verschiedenen biologisch abbaubaren Polymeren werden PLA-Kunststoff und PBAT-Kunststoff am häufigsten vermarktet, da sie in großem Umfang verfügbar sind und sich gut verarbeiten lassen. Der Hauptschmerzpunkt, der der Kommerzialisierung von biologisch abbaubarem Kunststoff im Wege steht, sind die Produktionskosten.

Je nach Region, aus der Sie Ihr PLA beziehen, kann der Preis zwischen $2,33 pro kg (Nordostasien) und $2,86 pro kg (Europa) variieren, so Business AnalystIQ ^[10]. Obwohl der Preis im Laufe der Jahre erheblich gesunken ist, ist er immer noch teurer als Polypropylen-Kunststoff, der in Nordostasien für $1,03 pro kg und in Europa für $1,58 pro kg zu haben ist.

Um die Kosten auszugleichen und die Leistung zu steigern, werden in Zukunft wahrscheinlich kundenspezifische Mischungen von PLA-Kunststoff, wie die Mischung von PLA und TPS oder PLA und PBAT, bevorzugt. Dazu gehört auch die Mischung von PLA mit Naturfasern und anderen Polymeren, um Verbundwerkstoffe mit besseren Eigenschaften für bestimmte Anwendungen herzustellen.

Mehrere Hersteller von PLA-Kunststoffen haben einen Fahrplan für die Jahre 2025 bis 2030 aufgestellt, der sich auf die Verbesserung der Materialeigenschaften, die Steigerung der Produktionseffizienz und die Erweiterung der Anwendungsmöglichkeiten konzentriert. Die Forschung zur Integration von 3D-Druck und Spritzgießen nimmt zu ^[11].

Es wird davon ausgegangen, dass die Kombination beider Methoden in einem einzigen Produktionssystem die Einschränkungen ihrer jeweiligen Anwendungsfälle verringern wird. Beispielsweise können 3D-gedruckte Formen die hohen anfänglichen Werkzeugkosten und die langen Vorlaufzeiten beim Spritzgießen senken. Mit der Möglichkeit der KI-Technologie kann eine weitere Automatisierung mit einem 3D-Druck-Spritzgieß-PLA-Hybrid erreicht werden.

Tipps: Erfahren Sie mehr über die anderen Kunststoffe

Referenzen

[1] Umweltprogramm der Vereinten Nationen. (n.d.). Plastikverschmutzung. Abgerufen am 4. August 2025, von https://www.unep.org/topics/chemicals-and-pollution-action/plastic-pollution

[2] Abfall direkt. (2024). Statistiken und Trends zu Kunststoffabfällen. https://wastedirect.co.uk/blog/plastic-waste-statistics/

[3] Jackson, T. (2023). Der Ursprung von PLA und seine Bedeutung für den 3D-Druck. SUNLU. https://www.sunlu.com/blogs/products-knowledge/the-origin-of-pla-and-its-importance-in-3d-printing

[4] NatureWorks LLC. (2023, 18. Oktober). NatureWorks kündigt nächste Bauphase der neuen, voll integrierten Ingeo™ PLA Biopolymer-Anlage in Thailand an [Pressemitteilung]. https://www.natureworksllc.com/about-natureworks/news/press-releases/2023/2023-10-18-natureworks-announces-next-phase-of-construction-thailand

[5] Maintz, M., Tourbier, C., de Wild, M., Cattin, P. C., Beyer, M., Seiler, D., ... & Thieringer, F. M. (2024). Patientenspezifische Implantate aus 3D-gedruckten bioresorbierbaren Polymeren am Point-of-Care: Material, Technologie und Anwendungsmöglichkeiten in der Chirurgie. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11031859/

[6] Umweltprogramm der Vereinten Nationen. (2023, 30. März). Nicht-nachhaltige Mode und Textilien im Fokus des Internationalen Tages der Abfallfreiheit [Pressemitteilung]. https://www.unep.org/news-and-stories/press-release/unsustainable-fashion-and-textiles-focus-international-day-zero

[7] SOLINATRA. (n.d.). Plastikverbote auf der ganzen Welt. Abgerufen am 4. August 2025, von https://www.solinatra.com/news/plastic-bans-around-the-world

[8] Mordor Intelligence. (2023). *Analyse von Größe und Anteil des Polymilchsäuremarktes - Wachstumstrends und Prognosen (2025-2030)*. https://www.mordorintelligence.com/industry-reports/bio-polylactic-acid-pla-market

[9] MarketsandMarkets. (2023). *Polymilchsäure (PLA) Markt - Globale Prognose bis 2028*. https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/polylactic-acid-pla-market-29418964.html

[10] Business AnalystIQ. (n.d.). Preisindex für Polymilchsäure (PLA). Abgerufen am 4. August 2025, von https://businessanalytiq.com/procurementanalytics/index/polylactic-acid-pla-price-index/

[11] Chval, Z., Raz, K., & Silva, J. P. A. B. (2023). Integration von 3D-Druck und Spritzgießen für eine effizientere Fertigung. https://www.researchgate.net/publication/393700748_Integrating_3D_Printing_with_Injection_Molding_for_Improved_Manufacturing_Efficiency