Materiais de impressão 3D biodegradáveis

A impressão 3D abriu um mundo de possibilidades de fabricação. Este processo de manufatura aditiva é usado para fabricar peças simples e altamente complexas de forma rápida e com baixo custo. Existem vários tipos de tecnologias de impressão 3D em uso hoje. No entanto, muitos deles seguem o mesmo princípio de funcionamento amplamente definido; um material é aquecido a um estado semifundido e depositado camada por camada pela impressora 3D, usando as informações fornecidas por um modelo CAD, até que a peça seja formada. O processo de impressão 3D requer que os materiais sejam capazes de fundir, remodelar e resolidificar ou sofrer cura sem alterações significativas em suas propriedades.

Como resultado disso, os termoplásticos, que possuem as características exigidas, são os materiais mais utilizados na impressão 3D. No entanto, os plásticos não são biodegradáveis. Eles representam riscos ao meio ambiente se não forem descartados adequadamente. Por esse motivo, um grande esforço está sendo feito para desenvolver materiais biodegradáveis ​​(amigáveis ​​ao meio ambiente) que sejam compatíveis com a impressão 3D e possam ser usados ​​para criar peças totalmente funcionais.

Neste artigo, a Xometry apresenta uma visão geral dos materiais de impressão 3D biodegradáveis ​​que já estão disponíveis no mercado, como o PLA, e aqueles que ainda estão sendo desenvolvidos para impressão 3D eficiente.

PL

O PLA (Ácido Polilático) é o plástico biodegradável mais popular e acessível usado na impressão 3D.

Este poliéster é criado a partir do ácido lático, obtido a partir da fermentação de fontes de carboidratos, como cana-de-açúcar e amido, sob condições controladas. O PLA é produzido a partir do ácido lático pela condensação direta de monômeros lácticos ou pela polimerização do lactídeo, um derivado do ácido lático.

O PLA é usado principalmente em combinação com a impressão 3D FDM. É um termoplástico e pode ser fundido e remodelado sem perder suas propriedades. Também possui boas propriedades mecânicas que podem ser comparadas ao polipropileno e ao poliuretano. Suas propriedades térmicas são satisfatórias, mas não ótimas quando comparadas ao ABS.

Alguns dos benefícios do PLA são os seguintes, além de ser biodegradável:

• É produzido a partir de fontes naturais e renováveis
• É certificado como seguro para embalagens de alimentos
• Não é tóxico e pode ser usado para aplicações médicas

Algumas desvantagens, por outro lado, são:

• Só é biodegradável em ambientes de compostagem específicos e controlados
• Há um pouco de controvérsia em torno do fato de que grandes quantidades de alimentos, como milho, estão sendo usadas na produção de bioplásticos.
• É ligeiramente deficiente em resistência e cristalinidade quando comparado aos plásticos à base de petróleo comumente usados.

O PLA é amplamente utilizado em talheres, embalagens de alimentos, cuidados de saúde, têxteis e cosméticos. É um dos filamentos de impressão 3D mais onipresentes.

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Sinta-se à vontade para escolher o PLA como uma das opções entre a oferta de materiais de impressão 3D da Xometry.

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PHA

PHA (Polihidroxialcanoatos) é um bioplástico que é produzido pelo cultivo de bactérias específicas. O material é sintetizado nas células da bactéria e é extraído como grânulos altamente refletivos.

O PHA é muito menos popular na impressão 3D do que o PLA e ainda está em desenvolvimento. Atualmente, está praticamente indisponível no mercado e, portanto, mais caro. No lado positivo, ele se biodegrada muito mais rápido, levando de um a três meses para se degradar. As propriedades dos polímeros PHA variam ligeiramente com base em sua composição química. São termoplásticos, elásticos e possuem boa resistência à umidade.

Alguns dos benefícios do PHA são os seguintes:

• É biodegradável, leva menos de três meses para se degradar
• Tem propriedades plásticas desejáveis
• É produzido naturalmente a partir de bactérias
• É resistente aos raios UV

Algumas de suas limitações são:

• É caro produzir
• É menos acessível aos consumidores

Comparado a outros bioplásticos, o PHA apresentou menos flexibilidade, menos resistência e propriedades térmicas mais baixas

O PHA ainda está passando por muitas pesquisas para uso em impressão 3D. A maior parte do uso atual deste material é na criação de compósitos com outros plásticos.

FLAM

O material aditivo fúngico (FLAM) é outro material natural que pode potencialmente revolucionar a impressão 3D. O FLAM é feito de celulose e quitina, dois dos polímeros mais abundantes do planeta. Este material altamente versátil pode ser adaptado para marcenaria, fundição, moldagem e impressão 3D. Suas características mecânicas são quase idênticas às da espuma de poliuretano. FLAM é um material muito novo que não está prontamente disponível no mercado e ainda requer mais pesquisas. No entanto, já está mostrando muitos potenciais, como pode ser visto neste estudo.

Alguns dos benefícios do FLAM são os seguintes:

• É feito de fontes naturais sustentáveis ​​e abundantemente disponíveis
• É muito versátil e pode ser adaptado para diferentes processos de fabricação
• É muito acessível, custando dez vezes menos que ABS ou PLA

As limitações do FLAM incluem:

• É um material relativamente novo que ainda requer muita pesquisa
• O processo de impressão 3D FLAM é complicado

Materiais Compósitos

Devido às limitações inerentes a muitos materiais biodegradáveis, os compósitos, que são uma combinação de dois ou mais materiais para formar um novo material, estão sendo desenvolvidos e utilizados. Esses compósitos combinam as vantagens dos materiais originais, muitas vezes anulando ou reduzindo significativamente suas limitações. Alguns compostos biodegradáveis ​​disponíveis para impressão 3D incluem:

• PLA à base de algas
• PLA + PHA
• WoodFill (70% PLA e 30% fibra de madeira)

Mas eles ainda não são amplamente utilizados.

Filamentos Reciclados

Embora não sejam biodegradáveis, os filamentos feitos de plástico reciclado são ambientalmente responsáveis, pois são feitos de plástico que de outra forma acabaria em lixões. A maioria dos plásticos populares usados ​​na impressão 3D são recicláveis.

Conclusão

Com o mundo agora mais consciente do que nunca dos perigos da poluição plástica, diferentes medidas estão sendo tomadas para reduzir o uso de plásticos. Uma dessas etapas é o desenvolvimento de materiais biodegradáveis ​​que podem ser impressos em 3D para aproveitar o poder desse notável processo de fabricação e proteger o meio ambiente.

No momento, no entanto, o único material de impressão 3D biodegradável amplamente disponível é o PLA. Carregue seus modelos em nossa plataforma de cotação instantânea para obter uma cotação para suas peças PLA da Xometry.