Industriële fabricage
Industrieel internet der dingen | Industriële materialen | Onderhoud en reparatie van apparatuur | Industriële programmering |
home  MfgRobots >> Industriële fabricage >  >> Manufacturing Technology >> 3d printen

Biologisch afbreekbare 3D-afdrukmaterialen


3D-printen heeft een wereld van productiemogelijkheden geopend. Dit additieve fabricageproces wordt gebruikt om zowel eenvoudige als zeer complexe onderdelen snel en tegen lage kosten te vervaardigen. Er zijn tegenwoordig verschillende soorten 3D-printtechnologieën in gebruik. Velen van hen volgen echter hetzelfde algemeen gedefinieerde werkingsprincipe; een materiaal wordt verwarmd tot een semi-gesmolten toestand en laag voor laag door de 3D-printer gedeponeerd, met behulp van de informatie die door een CAD-model wordt verstrekt, totdat het onderdeel is gevormd. Het proces van 3D-printen vereist dat materialen smelten, hervormen en opnieuw stollen of uitharden zonder significante veranderingen in hun eigenschappen.

Als gevolg hiervan zijn thermoplasten, die over de vereiste eigenschappen beschikken, de meest gebruikte materialen voor 3D-printen. Kunststoffen zijn echter niet biologisch afbreekbaar. Ze vormen een risico voor het milieu als ze niet op de juiste manier worden verwijderd. Om deze reden wordt er enorm veel moeite gedaan om biologisch afbreekbare (milieuvriendelijke) materialen te ontwikkelen die compatibel zijn met 3D-printen en kunnen worden gebruikt om volledig functionele onderdelen te maken.

In dit artikel geeft Xometry een overzicht van biologisch afbreekbare 3D-printmaterialen die al op de markt zijn, zoals PLA, en die nog in ontwikkeling zijn voor efficiënt 3D-printen.

PLA

PLA (Polylactic Acid) is het meest populaire en toegankelijke biologisch afbreekbare plastic dat wordt gebruikt bij 3D-printen.

Deze polyester is gemaakt van melkzuur, verkregen uit de fermentatie van koolhydraatbronnen zoals suikerriet en zetmeel, onder gecontroleerde omstandigheden. PLA wordt geproduceerd uit het melkzuur door ofwel de directe condensatie van melkzuurmonomeren of de polymerisatie van lactide, een derivaat van melkzuur.

PLA wordt voornamelijk gebruikt in combinatie met FDM 3D-printen. Het is een thermoplast en kan worden gesmolten en omgevormd zonder zijn eigenschappen te verliezen. Het heeft ook goede mechanische eigenschappen die te vergelijken zijn met polypropyleen en polyurethaan. De thermische eigenschappen zijn bevredigend, maar niet geweldig in vergelijking met ABS.

Enkele voordelen van PLA zijn de volgende, behalve dat het biologisch afbreekbaar is:

  • Het wordt geproduceerd uit natuurlijke, hernieuwbare bronnen
  • Het is gecertificeerd als veilig voor voedselverpakkingen
  • Het is niet giftig en kan worden gebruikt voor medische toepassingen

Enkele nadelen daarentegen zijn:

  • Het is alleen biologisch afbreekbaar in specifieke, gecontroleerde composteringsomgevingen
  • Er is wat controverse over het feit dat grote hoeveelheden voedsel, zoals maïs, worden gebruikt bij de productie van bioplastics.
  • Het heeft een licht tekort aan sterkte en kristalliniteit in vergelijking met de veelgebruikte kunststoffen op aardoliebasis.

PLA wordt veel gebruikt in bestek, voedselverpakkingen, gezondheidszorg, textiel en cosmetica. Het is een van de meest voorkomende 3D-printfilamenten.


Voel je vrij om PLA te kiezen als een van de opties uit het aanbod van 3D-printmaterialen van Xometry.


PHA

PHA (Polyhydroxyalkanoaten) is een bioplastic dat wordt geproduceerd door het kweken van specifieke bacteriën. Het materiaal wordt gesynthetiseerd in de cellen van de bacteriën en wordt geëxtraheerd als sterk reflecterende korrels.

PHA is veel minder populair bij 3D-printen dan PLA en is nog volop in ontwikkeling. Momenteel is het praktisch niet beschikbaar op de markt en daarom duurder. Positief is dat het veel sneller biologisch afbreekt, het duurt slechts één tot drie maanden om af te breken. De eigenschappen van PHA-polymeren variëren enigszins op basis van hun chemische samenstelling. Ze zijn thermoplastisch, elastisch en hebben een goede vochtbestendigheid.

Enkele voordelen van PHA zijn de volgende:

  • Het is biologisch afbreekbaar, het duurt minder dan drie maanden om af te breken
  • Het heeft gewenste plastische eigenschappen
  • Het wordt van nature geproduceerd door bacteriën
  • Het is UV-bestendig

Enkele van de beperkingen zijn:

  • Het is duur om te produceren
  • Het is minder toegankelijk voor consumenten

Vergeleken met andere bioplastics had PHA minder flexibiliteit, minder sterkte en lagere thermische eigenschappen

PHA ondergaat nog veel onderzoek voor gebruik in 3D-printen. Het grootste deel van het huidige gebruik van dit materiaal is het maken van composieten met andere kunststoffen.

FLAM

Schimmelachtig additief materiaal (FLAM) is een ander natuurlijk materiaal dat een revolutie teweeg kan brengen in 3D-printen. FLAM is gemaakt van cellulose en chitine, twee van de meest overvloedige polymeren op aarde. Dit zeer veelzijdige materiaal kan worden aangepast voor houtbewerking, gieten, gieten en 3D-printen. De mechanische eigenschappen zijn bijna identiek aan die van polyurethaanschuim. FLAM is een heel nieuw materiaal dat niet direct op de markt verkrijgbaar is en nog nader onderzoek vereist. Het laat echter al veel potentie zien, zoals te zien is in deze studie.

Enkele voordelen van FLAM zijn de volgende:

  • Het is gemaakt van duurzame en overvloedig beschikbare natuurlijke bronnen
  • Het is zeer veelzijdig en kan worden aangepast voor verschillende productieprocessen
  • Het is zeer betaalbaar en kost tien keer minder dan ABS of PLA

De beperkingen van FLAM zijn onder meer:

  • Het is een relatief nieuw materiaal dat nog veel onderzoek vereist
  • Het proces van 3D-printen van FLAM is ingewikkeld

Samengestelde materialen

Vanwege de beperkingen die inherent zijn aan veel biologisch afbreekbare materialen, worden composieten, die een combinatie zijn van twee of meer materialen om een ​​nieuw materiaal te vormen, ontwikkeld en gebruikt. Deze composieten combineren de voordelen van de oorspronkelijke materialen, waardoor hun beperkingen vaak worden opgeheven of aanzienlijk worden verminderd. Sommige biologisch afbreekbare composieten die beschikbaar zijn voor 3D-printen zijn:

  • PLA op basis van algen
  • PLA + PHA
  • WoodFill (70% PLA en 30% houtvezel)

Maar ze worden nog steeds niet veel gebruikt.

Gerecycleerde filamenten

Hoewel ze niet biologisch afbreekbaar zijn, zijn filamenten gemaakt van gerecycled plastic milieuvriendelijk, omdat ze zijn gemaakt van plastic dat anders op stortplaatsen zou zijn beland. Het merendeel van de populaire kunststoffen die bij 3D-printen worden gebruikt, zijn recyclebaar.

Conclusie

Nu de wereld zich meer dan ooit bewust is van de gevaren van plasticvervuiling, worden er verschillende stappen ondernomen om het gebruik van plastic te verminderen. Een van deze stappen is de ontwikkeling van biologisch afbreekbare materialen die in 3D kunnen worden geprint om de kracht van dit opmerkelijke productieproces te benutten en tegelijkertijd het milieu te beschermen.

Op dit moment is PLA echter het enige ruim beschikbare biologisch afbreekbare 3D-printmateriaal. Upload uw modellen op ons platform voor directe offertes om een ​​offerte te krijgen voor uw PLA-onderdelen van Xometry.


3d printen

  1. 3D-printmaterialen voor ruimtevaart?
  2. Nieuwe 3D-printmaterialen leveren geavanceerde sportuitrusting
  3. 8 innovatieve materialen voor industrieel 3D-printen [2018]
  4. 5 trends die de markt voor 3D-afdrukmaterialen in 2019 vormgeven
  5. Nieuwe 3D-printmaterialen verleggen de grenzen van hoge prestaties
  6. 3D-printen van composietmaterialen:een inleidende gids
  7. Voedselveilig 3D-printen:ontwerptips, materialen en afwerkingen
  8. 10 meest hittebestendige 3D-afdrukmaterialen
  9. 10 sterkste materialen voor 3D-printen
  10. Selectiegids voor 3D-afdrukmaterialen
  11. De beste flexibele materialen in 3D-printen