Биоразлагаемые 3D -печатные материалы: Руководство по экологичному производству

3D Печать преобразовала производство, быстро превратив сложные модели CAD в физические детали. Но рост этой технологии также вызвал большую проблему: Большинство 3D-печатных материалов-не биоразлагаемые пластмассы. Эти пластмассы накапливаются на свалках и наносят вред окружающей среде, если не утилизированы должным образом.

К счастью, Индустрия переходит к биоразлагаемые 3D -печатные материалы—Солузы, которые позволяют использовать силу 3D -печати, не причиняя вреда планете. В этом руководстве, Мы сломаем самые популярные, появляется, и составные биоразлагаемые материалы, их плюсы и минусы, Реальное мир использует, И как они меняют производство.

1. Самый популярный биоразлагаемый 3D -печатный материал: Плата

Плата (Полилактановая кислота) является основой экологичной 3D-печати. Это дешево, легко найти, и работает с большинством потребительских 3D -принтеров (Особенно модели FDM). Давайте поближе посмотрим на то, почему это так широко используется.

Как сделан PLA

PLA происходит от возобновляемых, Растительные источники. Это начинается с углеводов, таких как сахарный тростник, кукурузный крахмал, Или даже отходы картофеля. Эти материалы ферментируются в контролируемых условиях для изготовления молочной кислоты. Затем, молочная кислота превращается в PLA через два процесса:

• Прямая конденсация лактатных мономеров
• Полимеризация лактида (производное молочной кислоты)

Это означает, что PLA 100% Растительная на основе-не нужно нефть.

Ключевые свойства PLA

Свойства PLA делают его идеальным для многих проектов 3D -печати. Вот как это складывается против обычного пластмасса:

Реальное использование PLA

PLA повсюду, потому что это безопасно и универсально. Вот некоторые общие приложения:

• Упаковка еды: PLA является FDA-сертифицированным безопасным для контакта с едой. Компании используют его для изготовления одноразовых контейнеров, чашки, и обертки. Например, Небольшая пекарня в Портленде использует 3D-печать PLA-контейнеров для своей выпечки-эти контейнеры разрушаются в промышленном компосте через 6–12 месяцев.
• Медицинские устройства: Поскольку PLA не токсично, он используется для временных медицинских деталей, таких как растворяемые швы, Хирургические гиды, или сбрасывания. Европейская больница протестировала 3D-печать PLA, которые 2023; Пациенты сообщили, что они были легче, чем традиционные акции, и PLA растворился естественным образом после заживления кости.
• Потребительские товары: Любители и малые предприятия печатают PLA в игрушки, домашний декор (как растительные горшки), и даже текстильные волокна для одежды.

Плюсы и минусы PLA

2. Новый соперник: Пхат

Пхат (Полигидроксиалканоат) является более новым биоразлагаемым материалом, который привлекает внимание - даже если он еще не широко доступен. В отличие от PLA (Растительный), PHA производится бактериями, что дает ему некоторые уникальные преимущества.

Как производится PHA

PHA - это «микробный пластик». Вот процесс:

1. Конкретные бактерии (нравиться Ральстония Эвтрофа) выращиваются в богатой питательными веществами среды.
2. Бактерии хранят энергию как PHA внутри их клеток (Похоже на то, как люди хранят жир).
3. PHA извлекается из бактериальных клеток и превращается в порошок или нить для 3D -печати.

Этот процесс более сложный, чем создание PLA, Вот почему PHA все еще в разработке.

Почему Фа имеет значение: Ключевые преимущества

Самая большая точка продажи PHA - это его Быстрая биоразлагаемость. В отличие от PLA, который нуждается в промышленном компостировании, PHA может сломаться всего через 1–3 месяца - даже в домашних компостах или морской среде. Вот другие ее главные преимущества:

• Устойчивый к УФ: Фа не ломается на солнечном свете, Так что это хорошо для проектов на открытом воздухе (Как садовые плантаторы).
• Устойчивый к влажности: Он отталкивает воду лучше, чем PLA, Сделать его полезным для таких предметов, как водонепроницаемые чехлы.
• Естественная эластичность: PHA более гибкая, чем PLA, Так что это отлично подходит для частей, которые должны согнуться (как петли или телефонные схватки).

Текущие ограничения PHA

PHA еще не готов к основному использованию. Вот почему:

• Высокая стоимость: Поскольку это трудно произвести, PHA стоит в 2–3 раза больше, чем PLA (в настоящее время ~ (60- )80 за кг).
• Трудно найти: Очень немногие бренды продают PHA..
• Более низкая производительность: По сравнению с PLA, У PHA меньше прочности и более низкой термической сопротивления (смягчается при ~ 50 ° C.).

Пример: PHA в исследованиях

Команда в Калифорнийском университете, Дэвис, Тестирует PHA для 3D-печатных сельскохозяйственных инструментов (Как плантаторы семян). Инструменты должны длиться 1–2 сезона вегетации, затем сломаться в почве. Ранние тесты показывают, что Pha Works - после 3 месяцы в почве, плантаторы разложились 70%.

3. Новичок: Фальшивый (Грибки, похожие на аддитивные материалы)

Flam - один из самых захватывающих новых биоразлагаемых материалов. Это не пластик - это сделано из двух самых распространенных природных полимеров на Земле: целлюлоза (от растений) и хитин (от грибов, креветочные раковины, или экзоскелеты насекомых).

Что делает Flam уникальным

Flam-это изменение игры, потому что это:

• Супер устойчиво: Целлюлоза и хитин повсюду - они отходы от сельского хозяйства, Обработка морепродуктов, и лесное хозяйство. Использование их для Flam Opence Turning в ценный материал.
• Универсальный: В отличие от PLA или PHA (которые в основном для печати FDM), Flam работает для деревообработки, кастинг, моделирование, и 3D -печать. Его механические свойства практически идентичны полиуретановой пене - Soft, но долговечны.
• Ультрахой: Плавные затраты 10 раз меньше, чем ABS или PLA. Исследователи считают, что после того, как он будет производится массовым, это может стоить столько же, сколько $2 за кг.

Текущие проблемы для Flam

Flam все еще на ранних стадиях. Вот что сдерживает его:

• Отсутствие исследований: Есть только несколько исследований на 3D -печати Flam. Ученые все еще выясняют лучший способ печати его (НАПРИМЕР., оптимальная температура, высота слоя).
• Сложный процесс печати: Flam имеет другую текстуру, чем пластиковые нити - это больше похоже на пасту. Это означает, что 3D -принтеры нуждаются в специальных сопезах или модификациях для его использования.
• Нет коммерческой доступности: Вы еще не можете купить Flam Filament. Он используется только в университетских лабораториях и в небольших стартап -проектах.

Многообещающий тестовый пример

В 2024, Голландский стартап под названием MyCoworks протестировал Flam для 3D-печатной мебели. Они напечатали маленький стул, используя Flam, И это поддержало 150 кг веса. После тестирования, Стул был компостирован в домашнем саду и полностью сломался в 4 месяцы.

4. Биоразлагаемые композиты: Исправление ограничений отдельных материалов

Одиночные биоразлагаемые материалы (как PLA или PHA) иметь недостатки - PLA слаб, PHA дорого, Флам не проверен. Вот где биоразлагаемые композиты Войдите. Это материалы, изготовленные путем смешивания двух или более биоразлагаемых веществ, чтобы объединить их сильные стороны и исправить их слабости.

Популярные биоразлагаемые композиты для 3D -печати

Вот самые перспективные композиты, которые тестируются сегодня:

Почему композиты - это будущее

Композиты решают самые большие проблемы отдельных материалов. Например:

• Pure PLA не может справиться с высокими температурами, но добавление 10% PHA делает его более устойчивым.
• Заполненный деревом PLA дешевле, чем чистый древесина, но имеет такой же естественный вид-отличный для мебели или декоративных деталей.

Единственный недостаток? Большинство композитов все еще недоступны. Только несколько брендов (как Прусаст и Эсюн) Продать дерево, заполненную PLA, и водоросли PLA все еще в лабораторном тестировании.

5. Переработанный шелк: Экологичная альтернатива (Даже если не биоразлагаемый)

Хотя технически биоразлагаемый, переработанный шелк (Сделано из переработанной пластики) это еще один экологичный вариант для 3D-печати. Это не новое, Но это набирает обороты, потому что он держит пластик на свалках.

Как работает переработанный шелк

Переработанные шелковые нити сделаны из пластиковых отходов после потребителей, таких как старые бутылки с водой, пластиковые пакеты, или даже отброшенные отходы 3D -печати. Пластик растоплен, очищен, и экструдирован в нити.

Почему это хороший выбор

• Уменьшает отходы: Каждый кг переработанного шелка держит ~ 10 пластиковых бутылок на свалках.
• Похоже на PLA: Переработанный шелк обладает аналогичной силой и печатной с помощью PLA, Так что это легко использовать с существующими принтерами.
• Доступный: Это стоит примерно так же, как PLA (\(25- )35 за кг).

Вариант использования

Стартап под названием Refil использует переработанный пластик из прибрежных очистков для изготовления 3D -печати.. Их переработанный шелк используется для печати пляжных игрушек - так что пластик, который после загрязненных пляжей превращается во что -то полезное.

Просмотр технологии Yigu на биоразлагаемые 3D -печатные материалы

В Yigu Technology, Мы считаем, что биоразлагаемые 3D -печатные материалы являются будущим устойчивого производства. PLA - отличная отправная точка для потребителей, Но мы взволнованы потенциалом PHA и Flam, особенно для промышленного использования. Мы инвестируем в R&D, чтобы сделать PHA более доступным и легче напечатать, Таким образом, предприятия могут переключиться на экологически чистые материалы, не жертвуя производительностью. Мы также видим композиты как ключ: Наша команда тестирует новую PLA + Конопленная конопля, которая сильнее Pure PLA и 100% биоразлагаемый. На данный момент, Мы рекомендуем PLA для большинства пользователей, Но мы поощряем попытки переработанного шелкового или наполненного деревянными ПЛА, чтобы уменьшить отходы. Цель ясна: Сделайте 3D -печать зеленой для всех.

Часто задаваемые вопросы: Ваши вопросы о биоразлагаемых материалах 3D -печати ответили

1. Могу ли я компостировать PLA дома, или мне нужно промышленное компост?

PLA только биоразлагаются в Промышленные компосты (которые имеют высокие температуры - 55–70 ° C - и много влаги). Если вы положите PLA в кучу домашнего компоста, он сломается очень медленно (более 2–3 лет) или вообще не. Правильно компостировать PLA, Проверьте, предлагает ли ваш местный управление отходами промышленные услуги компостирования.

2. PHA лучше, чем PLA для проектов на открытом воздухе 3D -печати?

Да! PHA является ультрафиолетовым и может сломаться в наружной среде (как почва или дождь), в то время как PLA становится хрупким на солнечном свете и не будет биоделить снаружи. Для открытых проектов (как садовые плантаторы или кормушки для птиц), PHA - лучший выбор - просто имейте в виду, что это дороже и труднее найти.

3. Нужен ли мне специальный 3D -принтер для использования биоразлагаемых материалов, таких как Flam или PHA?

Большинство биоразлагаемых материалов (как PLA, Деревянный PLA, или переработанный шелк) Работать со стандартными принтерами FDM. Однако, PHA нужна немного более высокая температура печати (200–240 ° C.) чем PLA, Таким образом, вам может потребоваться настроить настройки принтера. Flam сложнее-это пастообразной материал, Итак, вам понадобится принтер с большим сопло (0.6мм или больше) и, возможно, нагретый кровать, чтобы предотвратить деформацию.