Биоразлагаемые материалы для 3D-печати

3D-печать открыла целый мир производственных возможностей. Этот процесс аддитивного производства используется для быстрого и недорогого изготовления как простых, так и очень сложных деталей. В настоящее время используются различные технологии 3D-печати. Однако многие из них следуют одному и тому же широко определенному принципу работы; материал нагревается до полурасплавленного состояния и слой за слоем наносится на 3D-принтере с использованием информации, предоставленной моделью САПР, до тех пор, пока деталь не будет сформирована. Процесс 3D-печати требует, чтобы материалы могли подвергаться плавлению, изменению формы и повторному затвердеванию или отверждению без значительных изменений своих свойств.

В результате термопласты, обладающие требуемыми характеристиками, являются наиболее часто используемыми материалами для 3D-печати. Однако пластмассы не являются биоразлагаемыми. Они представляют опасность для окружающей среды, если их не утилизировать должным образом. По этой причине прилагаются огромные усилия для разработки биоразлагаемых (экологически чистых) материалов, которые совместимы с 3D-печатью и могут использоваться для создания полностью функциональных деталей.

В этой статье Xometry рассматривает биоразлагаемые материалы для 3D-печати, которые уже доступны на рынке, такие как PLA, и те, которые все еще разрабатываются для эффективной 3D-печати.

ПЛА

PLA (полимолочная кислота) — самый популярный и доступный биоразлагаемый пластик, используемый в 3D-печати.

Этот полиэфир создан из молочной кислоты, полученной в результате ферментации источников углеводов, таких как сахарный тростник и крахмал, в контролируемых условиях. PLA получают из молочной кислоты путем прямой конденсации мономеров молочной кислоты или полимеризации лактида, производного молочной кислоты.

PLA используется в основном в сочетании с 3D-печатью FDM. Это термопласт, который можно расплавить и изменить форму без потери своих свойств. Он также имеет хорошие механические свойства, которые можно сравнить с полипропиленом и полиуретаном. Его термические свойства удовлетворительны, но не очень хороши по сравнению с АБС.

Помимо того, что PLA является биоразлагаемым, к его преимуществам относятся следующие:

• Он производится из натуральных возобновляемых источников.
• Сертификат безопасности для упаковки пищевых продуктов.
• Он не токсичен и может использоваться в медицинских целях.

С другой стороны, некоторые недостатки:

• Он биоразлагается только в определенных контролируемых средах компостирования.
• Есть некоторые разногласия по поводу того, что для производства биопластика используется большое количество продуктов питания, таких как кукуруза.
• Ему немного не хватает прочности и кристалличности по сравнению с обычно используемыми пластиками на нефтяной основе.

PLA широко используется в столовых приборах, пищевой упаковке, здравоохранении, текстиле и косметике. Это одна из самых распространенных нитей для 3D-печати.

---

Не стесняйтесь выбирать PLA в качестве одного из вариантов среди материалов для 3D-печати, предлагаемых Xometry.

---

PHA

PHA (полигидроксиалканоаты) — это биопластик, который производится путем культивирования определенных бактерий. Материал синтезируется в клетках бактерий и экстрагируется в виде гранул с высокой отражающей способностью.

PHA гораздо менее популярен в 3D-печати, чем PLA, и все еще находится в стадии разработки. В настоящее время он практически отсутствует на рынке и поэтому стоит дороже. Положительным моментом является то, что он биоразлагается намного быстрее, для разложения требуется всего от одного до трех месяцев. Свойства полимеров ПГА немного различаются в зависимости от их химического состава. Они термопластичны, эластичны, обладают хорошей влагостойкостью.

Некоторые преимущества PHA заключаются в следующем:

• Он биоразлагаем, на его разложение уходит менее трех месяцев.
• Обладает желательными пластическими свойствами.
• Производится естественным образом из бактерий.
• Он устойчив к ультрафиолетовому излучению.

Некоторые из его ограничений:

• Это дорого производить
• Он менее доступен для потребителей.

По сравнению с другими биопластиками ПГА имел меньшую гибкость, меньшую прочность и более низкие тепловые свойства

PHA все еще проводит много исследований для использования в 3D-печати. В настоящее время этот материал в основном используется для создания композитов с другими пластиками.

FLAM

Грибкоподобный аддитивный материал (FLAM) — еще один природный материал, который потенциально может произвести революцию в 3D-печати. FLAM сделан из целлюлозы и хитина, двух самых распространенных полимеров на земле. Этот очень универсальный материал может быть адаптирован для деревообработки, литья, литья и 3D-печати. Его механические характеристики практически идентичны пенополиуретану. FLAM — это очень новый материал, который еще не доступен на рынке и все еще требует дальнейших исследований. Однако, как видно из этого исследования, он уже демонстрирует большой потенциал.

Некоторые преимущества FLAM заключаются в следующем:

• Он изготовлен из устойчивых и доступных природных источников.
• Он очень универсален и может быть адаптирован для различных производственных процессов.
• Он очень доступен по цене, в десять раз дешевле, чем ABS или PLA.

Ограничения FLAM включают:

• Это относительно новый материал, который все еще требует много исследований.
• Процесс 3D-печати FLAM сложен

Композитные материалы

Из-за ограничений, присущих многим биоразлагаемым материалам, разрабатываются и используются композиты, которые представляют собой комбинацию двух или более материалов для образования нового материала. Эти композиты сочетают в себе преимущества исходных материалов, часто сводя на нет или значительно уменьшая их недостатки. Некоторые биоразлагаемые композиты, доступные для 3D-печати, включают:

• ПЛА на основе водорослей
• ПЛА+ФГА
• WoodFill (70 % PLA и 30 % древесного волокна).

Но они все еще не получили широкого распространения.

Переработанные нити

Хотя они не являются биоразлагаемыми, нити, изготовленные из переработанного пластика, являются экологически безопасными, поскольку они сделаны из пластика, который в противном случае оказался бы на свалке. Большинство популярных пластиков, используемых в 3D-печати, подлежат вторичной переработке.

Заключение

Сейчас, когда мир больше, чем когда-либо, осознает опасность пластикового загрязнения, предпринимаются различные шаги для сокращения использования пластика. Одним из таких шагов является разработка биоразлагаемых материалов, которые можно распечатать на 3D-принтере, чтобы использовать возможности этого замечательного производственного процесса и защитить окружающую среду.

Однако в настоящее время единственным широко доступным биоразлагаемым материалом для 3D-печати является PLA. Загрузите свои модели на нашу платформу мгновенного расчета стоимости, чтобы получить расценки на детали PLA от Xometry.