3D列印塑木複合(PLA+)材料:環保多功能,突破材料瓶頸

2020-12-04 蜂鳥發現3D列印

當PLA與其他成分混合到一起成為混搭線材,無論是顏色還是功能的多樣性,似乎都是無窮無盡的。您可以從中找到適合各種應用的理想選擇。

因此PLA作為目前FDM 3D列印中使用最廣泛的材料之一,不是沒有道理。

該作品由混合了藻類的PLA材料列印

目前用於3D列印的塑木複合材料主要有木粉塑料複合材料、竹粉塑料複合材料和秸稈塑料複合材料3種。其中塑料基體主要集中在PLA/PE上,植物纖維則主要是利用木材、竹材和秸稈作為填充增強體。

圖為PLA混合樺木纖維線材

涉及的3D列印方式有FDM、SLS和 LOM,主要是適用於FDM的線材較多。混合線材兼具生物質纖維與塑料的特性,充分發揮了兩者的優點:

1. 硬度和剛性比純塑料更高,尺寸穩定性也有所提升;

2. 複合材料的防腐蝕性和防潮性明顯上升、耐候性顯著加強,也較易進行二次加工;

3. 製件具有木材質感,成本低廉。

用這種生物質纖維改性塑料的塑木複合材料作為3D列印材料,既可以一定程度緩解木材資源匱乏的壓力,另一方面還能改善塑料生產帶來的環保問題。

由於木質纖維是最易獲得且相對容易處理的植物纖維,所以對於木粉塑料複合材料的研究也開始得最早,且研究得最為全面和透徹。

材料是 3D 列印的核心基礎之一,同時也是目前制約3D列印技術發展與推廣的瓶頸。目前國內3D 列印用塑木耗材的研究主要集中在塑木複合線材的製備和改性上。線材成型技術流程已有成熟路線,改性研究的焦點則是以塑木界面相容性的提高、複合材料力學性能提升和脆性得到改善三方面為主。

塑木複合材料作為 3D 列印材料還有一些瓶頸問題需要突破:

1. 複合材料的穩定列印性能有待提升,急需解決列印不順暢的問題;

2. 複合材料品種較少,功能比較單一,研究主要集中在 PLA 與木材、竹材纖維的複合,秸稈、稻殼、麥苗等其他生物質纖維與 PLA 的複合還較為少見;

3. 缺少塑木 3D 列印材料方面的實施標準,建立並完善技術標準體系,行業內實行統一的質量標準,確保材料的穩定和可靠,也是塑木3D 列印行業亟待解決的問題。

圖為PLA混合啤酒釀造物

預計未來可能的發展方向主要有四個方面:

1. 大範圍大體量地引進廢棄塑料作為生產原材料,可節約成本且一定程度解決廢棄塑料汙染問題;

2. 擴展植物纖維品種和來源,引進稻殼、麥苗等其他植物纖維,回收廢棄家具、廢棄農林邊角料等;

3. 提高耗材中植物纖維含量,開發高含量植物纖維同時保持良好性能的塑木 3D 列印耗材;

4. 塑木耗材的功能性開發,開發阻燃、防黴、防蟲、抗紫外光降解甚或多功能的可列印塑木耗材。

3D 列印塑木複合材料憑藉其優勢具有潛在的發展空間,複合材料的阻燃、防黴、耐候等功能性的發展會不斷拓展其應用,塑木複合材料已在工藝品、手機殼、複合門窗、建築等方面得到應用,深受市場歡迎。

當前我國尚未出臺專門針對 3D 列印用塑木複合材料性能檢測的統一標準,應儘快制訂這些標準以指導生產。今後隨著植物纖維 / 塑料複合材料的研究不斷發展、相關標準的建立與完善,其在 3D 列印中的應用也會越來越廣泛,成為 3D 列印的一個越來越重要的分支材料。

文章轉載自:塑木服務平臺

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