Биопластичные полимеры производятся из растений и других биологических источников
Биопластичные полимеры производятся из растений и других биологических источников. Они используются в 3D-печати как метод переработки отходов путем измельчения нежелательных 3D-отпечатков и использования настольного экструдера для превращения их в нити.
Биопластичные полимеры также могут использоваться для создания биоволокон, которые производятся из устойчивых источников энергии, таких как жиры и растительные масла. Поскольку они производятся из экологически чистого материала, эти 3D-волокна менее токсичны и пахучи, чем другие волокна.
- Современные применения биопластиковых полимеров в 3D-печати
Биопластичные полимеры используются в 3D-печати во многих отраслях промышленности, в том числе:
Потребительские товары
Существует множество экологически чистых предметов мебели, таких как чехлы для телефонов и вазы, которые сделаны из биопластиковых полимеров. Это сокращает количество производимых пластиковых отходов и привлекает пользователей, которые беспокоятся об окружающей среде.
Пищевая промышленность
Экологичные постепенно заменяют традиционную пластиковую упаковку для пищевых продуктов. В настоящее время на рынке можно увидеть множество 3D-печатных контейнеров и посуды для пищевых продуктов.
Медицинские приложения
Биопластики, такие как PLA, используются в медицинских целях для биоразлагаемых имплантатов и тканевой инженерии. Между тем, ортопедические изделия и протезы, напечатанные на 3D-принтере, легкие и доступны по цене, а также могут быть изготовлены по индивидуальному заказу в соответствии с требованиями пациента.
Автомобильная промышленность
Было проведено множество исследований и экспериментов для создания легких компонентов из биопластиковых полимеров. Говорят, что они обладают потенциалом для снижения воздействия на окружающую среду и повышения экономии топлива.
Строительство
Биопластики используются для создания сложных архитектурных элементов или легких, долговечных строительных материалов для прототипов конструкций.
- Технологические достижения, определяющие будущее 3D-печати биопластика
Технологические разработки в области 3D-печати биопластиков предоставляют реальный способ устранения недостатков материалов на основе нефти, включая экологические проблемы и ограниченные ресурсы. Многие экологически чистые ингредиенты, такие как целлюлоза, крахмал и лигнин, используются в 3D-печати.
Моделирование методом послойного наплавления, прямое нанесение чернил, микроэкструзионная 3D-биопечать, струйная 3D-печать и 3D-спиннинг являются распространенными методами аддитивного производства (AM), используемыми для производства биокомпозитов. Эти методы позволяют использовать недорогие ресурсы биомассы в производстве композитных материалов для различных секторов, включая пищевую, строительную, фармацевтическую и биомедицинскую промышленность.
3 категории методов 3D-печати, наиболее часто используемых для биопластиковых полимеров, включают:
Метод экструзии материала: экструдируемое вещество наносится через сопло (слой за слоем). Распространенными примерами являются FDM (моделирование методом послойного наплавления), DIW (прямое нанесение чернил) и SLA (стереолитография).
3D-прядение: для прядения полимерного раствора в слоистые нити используются методы мокрого 3D-прядения и 3D-электропрядения.
Струйная 3D-печать: Струйная печать связующим веществом — это метод нанесения микроскопических капель жидкости на подложку в указанном пользователем месте с помощью акустического или термического давления.
- Проблемы и ограничения
Использование биопластиковых полимеров в 3D-печатных поверхностях может затруднить производство тонких нитей для процесса экструзии материалов. Это происходит из-за разбухания матрицы, дефекта, который возникает при экструзии вязкого материала через сопло экструдера малого диаметра.
Кроме того, оптимизация формул биопластика для 3D-печати представляет собой проблему минимизации дефектов, таких как низкая агрегация, плохие механические характеристики и коробление компонентов. Тем не менее, смеси и композитные формулы могут снизить вероятность дефектов в 3D-печатных изделиях, будучи адаптированными для определенных методов обработки и приложений.
Важно знать, что биопластики растворяются в потенциально опасных растворителях, таких как тетрагидрофуран и хлороформ, во время процесса 3D-мокрого прядения. Таким образом, рекомендуется исследовать экологически чистые растворители для технологий 3D-печати.