3D 打印為製造業開啟了無限可能。使用這種增材製造工藝，能夠以較低的成本快速製造簡單和高度複雜的部件。目前投入使用的 3D 打印技術有多種類型。不過，其中許多都遵循相同的廣義工作原理；利用 CAD 模型提供的資訊，透過 3D 打印機將材料加熱到半熔融狀態並逐層沉積，直到部件成型。3D 打印過程要求材料能夠進行熔化、重塑和再凝固或固化，並且材料特性不會發生顯著變化。
因此，具有所需特性的熱塑性塑料是 3D 打印中最常用的材料。然而，塑料是不可生物降解的。如果處置不當，就會對環境構成風險。由於這個原因，人們正在作出巨大的努力來開發可生物降解的（環境友好）材料，這些材料與 3D 打印兼容，並且可以用於製造完全功能的部件。
在這篇文章中，Xometry 擇幂科技概述了市場上已經可以購買的可生物降解的 3D 打印材質，如 PLA，以及那些仍在開發中的高效 3D 打印材質。
PLA
PLA（聚乳酸）是 3D 打印中最受歡迎和最容易獲得的生物降解塑料。
該聚酯由在受控條件下從碳水化合物源如甘蔗和澱粉的發酵獲得的乳酸產生。PLA 由乳酸透過乳酸單體的直接縮合或乳酸衍生物丙交酯的聚合來生產。
PLA 主要用於與 FDM 3D 打印的結合。這是一種熱塑性塑料，可熔融和重塑而不失去其性質。它還具有可與聚丙烯和聚氨酯相比的良好機械性能。它的熱性能是令人滿意的，但與 ABS 相比，不是很大。
PLA 的一些好處如下，除了它是可生物降解的：
- 它是由天然可再生資源生產的
- 它被認證為食品包裝安全
- 它沒有毒性，可用於醫療應用
另一方面，還有一些缺點：
- 它只能在特定的受控堆肥環境中進行生物降解
- 大量的食物，比如玉米，被用於生產生物塑料，這一事實引發了一些爭議
- 與常用的石油基塑料相比，其強度和結晶度稍有不足
PLA 廣泛用於餐具、食品包裝、保健、紡織品和化妝品。它是最普遍的 3D 打印絲之一。
PHA
PHA（聚羥基鏈烷酸酯）是透過培養特定細菌產生的生物塑料。這種材料是在細菌細胞中合成的，並被提取為高反射性的顆粒。
PHA 在 3D 打印領域遠沒有 PLA 那麼受歡迎，目前仍在開發中。目前，它在市場上幾乎是不可用的，因此更昂貴。好的一面是，它的生物降解速度要快得多，降解僅需一到三個月。PHA 聚合物的性能根據其化學組成略有不同。它們是熱塑性的、有彈性的，並且具有良好的耐潮濕性。
PHA 的優點如下：
- 它是可生物降解的，降解不到三個月
- 它具有理想的塑性
- 它是由細菌自然產生的
- 它是抗紫外線的
PHA 的缺點如下：
- 生產成本很高
- 消費者不太容易獲得
- 與其他生物塑料相比，PHA 具有較小的柔性、較小的強度和較低的熱性能
PHA 仍在進行大量的研究，用於 3D 打印。這種材料目前的大部分用途是與其他塑料一起製造複合材料。
FLAM
類真菌添加劑材料（FLAM）是另一種天然材料，可以潛在地革命性地改變 3D 打印。FLAM 由纖維素和甲殼質製成，這兩種是地球上最豐富的聚合物。這種用途廣泛的材料可適用於木工、鑄造、造型和 3D 打印。其力學特性與聚氨酯泡沫塑料幾乎相同。FLAM 是一種非常新的材料，不容易在市場上獲得，仍然需要進一步的研究。然而，正如本研究中所看到的，它已經顯示出很多潛力。
FLAM 的優點如下：
- 它是由可持續和大量可獲得的自然資源製成的
- 它是非常通用的，並且可以適用於不同的製造過程
- 它非常負擔得起，成本比 ABS 或 PLA 低十倍
FLAM 的局限性包括：
- 它是一種相對較新的材料，仍然需要大量研究
- 3D 打印 FLAM 的過程複雜
複合材料
由於許多生物可降解材料固有的局限性，將兩種或多種材料組合以形成新材料的複合材料正在被開發和使用。這些複合材料結合了母體材料的優點，常常抵消或顯著減少它們的局限性。一些可用於 3D 打印的可生物降解複合材料包括：
- 藻類聚乳酸
- PLA + PHA
- 木質填料（70% PLA 和 30% 木纖維）
但它們仍未得到廣泛應用。
再生絲
雖然它們不可生物降解，但由回收塑料製成的纖維對環境負責，因為它們是由塑料製成的，否則這些塑料最終會被棄置在垃圾場。3D 打印中使用的大多數流行塑料都是可回收的。
結論
隨著世界現在比以往任何時候都更加意識到塑料污染的危險，人們正在採取不同的措施來減少塑料的使用。其中一個步驟是開發可 3D 打印的生物可降解材料，以便在保護環境的同時利用這一卓越製造過程的力量。
然而，在這個時候，唯一可以廣泛使用的生物降解材料是 PLA。將您的模型上傳到我們的即時報價平台，從 Xometry 擇冪科技獲取 PLA 零件的報價。