Der 3D-Druck hat eine Welt voller Fertigungsmöglichkeiten eröffnet. Mit diesem additiven Fertigungsverfahren lassen sich sowohl einfache als auch hochkomplexe Teile schnell und kostengünstig herstellen. Es gibt verschiedene Arten von 3D-Druckverfahren, die heute eingesetzt werden. Viele von ihnen folgen jedoch dem gleichen, grob definierten Arbeitsprinzip: Ein Material wird in einen halbgeschmolzenen Zustand erhitzt und vom 3D-Drucker anhand der von einem CAD-Modell gelieferten Informationen Schicht für Schicht aufgetragen, bis das Teil geformt ist. Das Verfahren des 3D-Drucks setzt voraus, dass die Materialien in der Lage sind, sich ohne wesentliche Änderung ihrer Eigenschaften aufzuschmelzen, umzuformen und wieder zu verfestigen oder auszuhärten.

Aus diesem Grund sind Thermoplaste, welche die erforderlichen Eigenschaften besitzen, die am häufigsten verwendeten Materialien für den 3D-Druck. Kunststoffe sind jedoch nicht biologisch abbaubar. Sie stellen eine Gefahr für die Umwelt dar, wenn sie nicht ordnungsgemäß entsorgt werden. Aus diesem Grund werden immense Anstrengungen unternommen, um biologisch abbaubare (umweltfreundliche) Materialien zu entwickeln, die mit dem 3D-Druck kompatibel sind und zur Herstellung voll funktionsfähiger Teile verwendet werden können.

In diesem Artikel gibt Xometry einen Überblick über biologisch abbaubare 3D-Druckmaterialien, die bereits auf dem Markt erhältlich sind, wie PLA, und solche, die noch für einen effizienten 3D-Druck entwickelt werden. 

PLA

PLA (Polymilchsäure) ist der beliebteste und zugänglichste biologisch abbaubare Kunststoff, der im 3D-Druck verwendet wird. 

Dieser Polyester wird aus Milchsäure hergestellt, die aus der Fermentation von Kohlenhydratquellen wie Zuckerrohr und Stärke unter kontrollierten Bedingungen gewonnen wird. PLA wird aus der Milchsäure entweder durch die direkte Kondensation von Milchsäuremonomeren oder die Polymerisation von Lactid, einem Derivat der Milchsäure, hergestellt.

PLA wird vor allem in der Kombination mit FDM-3D-Druck verwendet. Es ist ein Thermoplast und kann geschmolzen und umgeformt werden, ohne seine Eigenschaften zu verlieren. Es hat auch gute mechanische Eigenschaften, die mit denen von Polypropylen und Polyurethan vergleichbar sind. Seine thermischen Eigenschaften sind zufriedenstellend, aber nicht großartig im Vergleich zu ABS.

PLA wird häufig für Besteck, Lebensmittelverpackungen, Gesundheitspflege, Textilien und Kosmetika verwendet. Es ist eines der am weitesten verbreiteten 3D-Druck-Filamente.

PHA

PHA (Polyhydroxyalkanoate) ist ein Biokunststoff, der durch die Kultivierung bestimmter Bakterien hergestellt wird. Das Material wird in den Zellen der Bakterien synthetisiert und als stark reflektierendes Granulat extrahiert.

PHA ist im 3D-Druck weit weniger verbreitet als PLA und befindet sich noch in der Entwicklung. Derzeit ist es auf dem Markt praktisch nicht erhältlich und daher teurer. Positiv ist, dass es viel schneller biologisch abbaubar ist und nur ein bis drei Monate braucht, um sich zu zersetzen. Die Eigenschaften von PHA-Polymeren variieren je nach ihrer chemischen Zusammensetzung leicht. Sie sind thermoplastisch, elastisch und haben eine gute Feuchtigkeitsbeständigkeit.

Im Vergleich zu anderen Biokunststoffen hatte PHA weniger Flexibilität, weniger Festigkeit und geringere thermische Eigenschaften

PHA wird für den Einsatz im 3D-Druck noch stark erforscht. Der Großteil der derzeitigen Verwendung dieses Materials besteht in der Herstellung von Verbundwerkstoffen mit anderen Kunststoffen.

FLAM

Fungal like additive material (FLAM) ist ein weiteres natürliches Material, das den 3D-Druck potenziell revolutionieren kann. FLAM wird aus Zellulose und Chitin hergestellt, zwei der ergiebigsten Polymere der Erde. Dieses äußerst vielseitige Material kann für die Holzbearbeitung, den Guss, die Formgebung und den 3D-Druck angepasst werden. Seine mechanischen Eigenschaften sind nahezu identisch mit denen von Polyurethanschaum. FLAM ist ein sehr neues Material, das noch nicht auf dem Markt erhältlich ist und noch weitere Forschung erfordert. Es zeigt jedoch bereits viel Potenzial, wie in dieser Studie zu sehen ist.

Verbundwerkstoffe

Aufgrund der Einschränkungen, die vielen biologisch abbaubaren Materialien innewohnen, werden Verbundwerkstoffe, d. h. die Kombination von zwei oder mehr Materialien zu einem neuen Werkstoff, entwickelt und eingesetzt. Diese Verbundwerkstoffe kombinieren die Vorteile der Ausgangsmaterialien und heben oft deren Einschränkungen auf oder reduzieren sie erheblich.

Dies sind einige biologisch abbaubare Verbundwerkstoffe, die für den 3D-Druck verfügbar sind:

• PLA auf Algenbasis
• PLA + PHA
• WoodFill (70 % PLA und 30 % Holzfasern)

Recycelte Filamente

Obwohl sie nicht biologisch abbaubar sind, sind Filamente aus recyceltem Kunststoff umweltfreundlich, da sie aus Kunststoff hergestellt werden, der sonst auf der Müllhalde gelandet wäre. Die Mehrzahl der gängigen Kunststoffe, die im 3D-Druck verwendet werden, sind recycelbar.

Fazit

Da sich die Welt heute mehr denn je der Gefahren der Plastikverschmutzung bewusst ist, werden verschiedene Schritte unternommen, um die Verwendung von Plastik zu reduzieren. Einer dieser Schritte ist die Entwicklung von biologisch abbaubaren Materialien, die im 3D-Druck verwendet werden können, um die Leistung dieses bemerkenswerten Herstellungsverfahren zu nutzen und gleichzeitig die Umwelt zu schützen.

Zurzeit ist jedoch das einzige weitgehend verfügbare biologisch abbaubare 3D-Druckmaterial PLA. Laden Sie Ihre Modelle auf unserer Instant Quoting Plattform hoch, um ein Angebot für Ihre PLA-Teile von Xometry zu erhalten.

Bookmark (0)

Close

0

Teilen