可生物降解的 3D 打印材料

3D 打印开辟了制造可能性的世界。这种增材制造工艺用于快速、低成本地制造简单和高度复杂的零件。当今使用的 3D 打印技术种类繁多。但是，它们中的许多都遵循相同的广泛定义的工作原理；使用 CAD 模型提供的信息，将材料加热到半熔融状态并通过 3D 打印机逐层沉积，直到零件成型。 3D 打印过程要求材料能够在不显着改变其特性的情况下进行熔化、重塑和再固化或固化。

因此，具有所需特性的热塑性塑料是 3D 打印中最常用的材料。然而，塑料是不可生物降解的。如果处理不当，它们会对环境构成风险。出于这个原因，人们正在努力开发与 3D 打印兼容且可用于制造功能齐全的部件的可生物降解（环保）材料。

在本文中，Xometry 概述了市场上已有的可生物降解 3D 打印材料，如 PLA，以及仍在为高效 3D 打印而开发的材料。

解放军

PLA（聚乳酸）是 3D 打印中使用的最流行和最容易获得的可生物降解塑料。

这种聚酯是由乳酸制成的，乳酸是在受控条件下从碳水化合物来源（如甘蔗和淀粉）发酵获得的。 PLA是由乳酸通过乳酸单体直接缩合或乳酸衍生物丙交酯聚合而成。

PLA主要与FDM 3D打印结合使用。它是一种热塑性塑料，可以熔化和重塑而不会失去其特性。它还具有可以与聚丙烯和聚氨酯相媲美的良好机械性能。与ABS相比，它的热性能令人满意，但不是很好。

除了可生物降解外，PLA 的一些好处如下：

• 它由天然可再生资源制成
• 经认证可用于食品包装安全
• 无毒，可用于医疗用途

另一方面，一些缺点是：

• 它只能在特定的受控堆肥环境中进行生物降解
• 关于大量食品（例如玉米）用于生产生物塑料这一事实存在一些争议。
• 与常用的石油基塑料相比，它的强度和结晶度略有不足。

PLA广泛用于餐具、食品包装、保健品、纺织品和化妆品。它是最普遍的3D打印线材之一。

随意选择 PLA 作为 Xometry 提供的 3D 打印材料之一。

PHA

PHA（聚羟基链烷酸酯）是一种通过培养特定细菌产生的生物塑料。该材料在细菌细胞中合成，提取为高反射颗粒。

PHA 在 3D 打印中远不如 PLA 受欢迎，并且仍在发展中。目前，它在市场上几乎不可用，因此价格更高。从积极的方面来说，它的生物降解速度要快得多，只需一到三个月即可降解。 PHA 聚合物的性质根据其化学成分而略有不同。它们具有热塑性、弹性和良好的防潮性。

PHA 的一些好处如下：

• 可生物降解，只需不到三个月的时间即可降解
• 它具有理想的塑料性能
• 它是由细菌自然产生的
• 抗紫外线

它的一些限制是：

• 生产成本高
• 消费者不太容易接触到

与其他生物塑料相比，PHA 的柔韧性较差，强度较低，热性能较低

PHA 仍在进行大量用于 3D 打印的研究。这种材料目前的大部分用途是与其他塑料制造复合材料。

火焰

类真菌添加剂材料 (FLAM) 是另一种可能彻底改变 3D 打印的天然材料。 FLAM 由纤维素和几丁质制成，这是地球上最丰富的两种聚合物。这种高度通用的材料可适用于木工、铸造、成型和 3D 打印。其机械特性与聚氨酯泡沫几乎相同。 FLAM 是一种非常新的材料，市场上不易买到，仍需要进一步研究。但是，从本研究中可以看出，它已经显示出很大的潜力。

FLAM 的一些好处如下：

• 它由可持续和丰富的自然资源制成
• 用途广泛，可适应不同的制造工艺
• 非常实惠，比 ABS 或 PLA 便宜十倍

FLAM 的局限性包括：

• 这是一种相对较新的材料，仍需要大量研究
• 3D打印FLAM工艺复杂

复合材料

由于许多可生物降解材料固有的局限性，正在开发和使用由两种或多种材料组合形成新材料的复合材料。这些复合材料结合了母材的优点，通常抵消或显着减少它们的局限性。 一些可用于 3D 打印的可生物降解复合材料包括：

• 基于藻类的 PLA
• PLA + PHA
• WoodFill（70% PLA 和 30% 木纤维）

但是它们仍然没有被广泛使用。

再生丝

虽然它们不可生物降解，但由回收塑料制成的细丝对环境负责，因为它们是由塑料制成的，否则它们最终会被丢弃。大多数用于 3D 打印的流行塑料都是可回收的。

结论

随着世界现在比以往任何时候都更加意识到塑料污染的危险，正在采取不同的措施来减少塑料的使用。其中一个步骤是开发可 3D 打印的可生物降解材料，以便在保护环境的同时利用这一卓越制造工艺的力量。

然而，目前唯一可广泛使用的可生物降解 3D 打印材料是 PLA。将您的模型上传到我们的即时报价平台，以从 Xometry 获取您的 PLA 零件的报价。