可降解、可回收、植物基——來TCT亞洲展體驗3D打印線材支撐的綠色制造

Raise3D

材料負責人

巴斯夫Forward AM

亞太區(qū)業(yè)務及運營總監(jiān)

楊杰博士

一般而言會接近原有材料，不會因為回收原因造成性能的巨大差異。例如，巴斯夫的Ultrafuse? rPET相比傳統(tǒng)的PET, 更加易于打印，擁有出色的打印效果以及機械性能，可用于如消費品，汽車，夾具和夾具，原型設計以及與食品直接接觸的應用。

回收材料的性能相比原有的線材在打印穩(wěn)定性方面有一些變差，回收材料中分子量分布會大一些，打印拉絲、架橋等一般會差一些。當然我們可以通過對回收材料進行改性來改善其性能，比如力學性能上可以通過改性做到接近，甚至會更好一些，層間結合力也會有一些變化等。但是技術上可行，不一定經濟上可行，需要綜合考量。

回收材料并不能簡單得直接擠出成為線材，會需要通過配方設計才能成為適用于3D打印的材料。而經過合理配方設計的含回收材料的3D打印材料，并不會表現(xiàn)出顯著得性能劣勢。

首先變化是顏色，因為我們的線材越來約多彩，回收時這些顏色是很難分類篩選，往往會放在一起回收，這些不可控的色彩會帶來不一樣的效果，也許是一種驚喜；其次是流變性能的變化，這個會直接影響再次擠出線材的穩(wěn)定性和打印的穩(wěn)定性；再次是基礎物性的變化，回收會經歷再次熱塑加工，聚合物都會有所降解，降解改變了分子量及分布，這些會降低力學、成型、結晶等性能，從而表觀看起來抗翹曲、層間結合力會有變化。

對于較為穩(wěn)定的聚合物，這些影響較小，比如萬華推出的TPU、PP打印材料，都具有穩(wěn)定的熱性能，我們的數(shù)據(jù)單次循環(huán)TPU分子量降低<2%。

回收料來源的穩(wěn)定性以及專業(yè)的生產工藝，以保證成品質量穩(wěn)定性。價格略高這個問題確認存在，需要客戶有一定的環(huán)保意識，愿意為了可回收付出更高的成本。

我認為回收材料制作3D打印線材的最大的難點是成本，回收材料性能難以穩(wěn)定，需要投入更大的人力和財力去做配方優(yōu)化，同時由于性能穩(wěn)定較差，工藝控制也比較難以穩(wěn)定，會直接導致生產成本的劇增，又因為使用的是回收料，產品的性能與新料相比還會差一些，價格相對就會低廉，直接導致企業(yè)的利潤明顯降低。

目前使用回收材料制作3D打印線材的最大的挑戰(zhàn)在于獲得穩(wěn)定得回收原料，穩(wěn)定指供應穩(wěn)定和性能穩(wěn)定。

首先是回收的供應鏈，3D打印作為去中心化的生產方式，如何收集、分類回收材料在當前具有挑戰(zhàn)；其次是回收材料的穩(wěn)定流變性能往往由于回收的分類不完善，會給后續(xù)加工帶來很大挑戰(zhàn)；成本也是需要考慮的因素，現(xiàn)在的回收量太少。

更多的使用生物基材料可以幫助減少聚合物生產對氣候的影響，使其更具可持續(xù)性。比如，海洋生態(tài)與人類活動密切相關，巴斯夫Forward AM與法國YUYO公司共同研發(fā)了一款環(huán)保的沖浪板，使用取材于可回收醫(yī)療器械的Ultrafuse rPET材料，為客戶按需定制生產，減少了醫(yī)療塑料浪費的同時也減輕了沖浪板對環(huán)境的影響。

生物基材料由于其來源于生物質，具有固碳減碳的環(huán)保價值，是一個比較有前景的材料，也是未來的一個發(fā)展方向。雖然性能相比普通才有一定的差距，但可以用其所長。如eSun生物基3D打印光固化樹脂由于氣味低、安全性好而收到歐美客戶歡迎。目前有一些用咖啡渣、木粉等與高分子材料共混改性的3D打印材料，打印的制品不僅很好的木質效果，同時還帶有獨特的咖啡或者木質香味。

生物基是材料領域重要的發(fā)展方向，其性能和現(xiàn)有主流材料（石油基）并沒有本質的區(qū)別?；蛘邠Q句話說，對于某一種材料，它是通過生物原料合成或者是通過石化原料合成，并不是決定其性能的核心因素，決定性因素是材料的微觀的化學結構和凝聚態(tài)結構。從可持續(xù)的角度來說，生物基材料尤其獨特的優(yōu)勢。

生物基相對于石油基，它并不一定意味著更好的性能（少數(shù)特殊C鏈結構除外），更多只是和石油基材料相似材料性能，它的意義更多是在于政策引導下的減少碳足跡，提高C的自然循環(huán)率。特殊的C鏈結構（比如奇數(shù)C鏈），生物基路線會更容易生產，而奇數(shù)C鏈會帶來聚合物，比如TPU更好的加工性能。