Materiais Biodegradáveis e Ecológicos para Impressão 3D: Soluções Sustentáveis

A impressão 3D abriu um mundo de possibilidades de manufatura. Este processo de manufatura aditiva é usado para fabricar peças simples e altamente complexas rapidamente e a baixo custo. Existem vários tipos de tecnologias de impressão 3D em uso hoje. No entanto, muitas delas seguem o mesmo princípio de funcionamento amplamente definido: um material é aquecido a um estado semi-fundido 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 materiais capazes de passar por fusão, remodelagem e resolidificação ou passar por cura sem mudanças significativas em suas propriedades.

Como resultado, termoplásticos, que possuem as características necessárias, são os materiais mais comumente usados na impressão 3D. No entanto, plásticos não são biodegradáveis. Eles representam riscos ao meio ambiente se não forem descartados corretamente. Por isso, grande esforço está sendo feito para desenvolver materiais biodegradáveis (ecológicos) compatíveis com impressão 3D e que possam criar peças totalmente funcionais.

Neste artigo, a Xometry apresenta uma visão geral de materiais biodegradáveis para impressão 3D já disponíveis no mercado, como o PLA, e aqueles ainda em desenvolvimento para impressão 3D eficiente.

PLA

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

Este poliéster é criado a partir de ácido lático, obtido 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 láticos ou pela polimerização de lactida, um derivado do ácido lático.

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

Alguns benefícios do PLA, além de ser biodegradável:

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

Alguns inconvenientes, por outro lado:

• É biodegradável apenas em ambientes de compostagem específicos e controlados
• Há controvérsia sobre o uso de grandes quantidades de alimentos, como milho, na produção de bioplásticos
• É ligeiramente deficiente em resistência e cristalinidade comparado a plásticos comuns à base de petróleo

O PLA é amplamente usado em talheres, embalagens alimentícias, saúde, têxteis e cosméticos. É um dos filamentos de impressão 3D mais ubíquos.

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

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PHA

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

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

Alguns benefícios do PHA:

• É biodegradável, degradando em menos de três meses
• Possui propriedades plásticas desejáveis
• É produzido naturalmente por bactérias
• É resistente a UV

Algumas limitações:

• É caro de produzir
• É menos acessível aos consumidores

Comparado a outros bioplásticos, o PHA tem menos flexibilidade, menos resistência e propriedades térmicas inferiores.

O PHA ainda passa por muita pesquisa para uso em impressão 3D. A maior parte do uso atual deste material é na criação de compostos com outros plásticos.

FLAM

Material Aditivo do Tipo 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 na Terra. Este material altamente versátil pode ser adaptado para marcenaria, fundição, moldagem e impressão 3D. Suas características mecânicas são quase idênticas à espuma de poliuretano. O FLAM é um material muito novo, não disponível no mercado e ainda requer mais pesquisa. No entanto, já mostra muito potencial, como visto neste estudo.

Alguns benefícios do FLAM:

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

Limitações do FLAM:

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

Materiais Compósitos

Devido às limitações inerentes a muitos materiais biodegradáveis, compósitos — combinação de dois ou mais materiais para formar um novo — estão sendo desenvolvidos e usados. Estes compósitos combinam as vantagens dos materiais originais, muitas vezes cancelando ou reduzindo significativamente suas limitações. Alguns compósitos biodegradáveis disponíveis para impressão 3D incluem:

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

Mas ainda não são amplamente usados.

Filamentos Reciclados

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

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 destas medidas é o desenvolvimento de materiais biodegradáveis que podem ser impressos em 3D para aproveitar o poder deste notável processo de manufatura enquanto protege o meio ambiente.

Neste momento, no entanto, o único material biodegradável para impressão 3D amplamente disponível é o PLA. Faça upload dos seus modelos em nossa plataforma de cotação instantânea para obter um orçamento para suas peças em PLA na Xometry.