Materiales biodegradables ecológicos para impresión 3D: Soluciones sostenibles

La impresión 3D ha abierto un mundo de posibilidades de fabricación. Este proceso de fabricación aditiva se utiliza para fabricar piezas simples y altamente complejas de forma rápida y a bajo coste. Existen varios tipos de tecnologías de impresión 3D en uso hoy en día. Sin embargo, muchas de ellas siguen el mismo principio de funcionamiento ampliamente definido: un material se calienta a un estado semifundido y se deposita capa por capa por la impresora 3D, utilizando la información proporcionada por un modelo CAD, hasta que se forma la pieza. El proceso de impresión 3D requiere que los materiales puedan fundirse, remodelarse y resolidificarse o curarse sin cambios significativos en sus propiedades.

Como resultado, los termoplásticos, que poseen las características requeridas, son los materiales más comúnmente utilizados en impresión 3D. Sin embargo, los plásticos no son biodegradables. Representan riesgos para el medio ambiente si no se eliminan correctamente. Por esta razón, se está haciendo un gran esfuerzo para desarrollar materiales biodegradables (respetuosos con el medio ambiente) compatibles con la impresión 3D y que puedan usarse para crear piezas totalmente funcionales.

En este artículo, Xometry repasa los materiales biodegradables para impresión 3D ya disponibles en el mercado, como el PLA, y los que aún se están desarrollando para una impresión 3D eficiente.

PLA

El PLA (Ácido Poliláctico) es el plástico biodegradable más popular y accesible utilizado en impresión 3D.

Este poliéster se crea a partir de ácido láctico, obtenido de la fermentación de fuentes de carbohidratos como caña de azúcar y almidón, bajo condiciones controladas. El PLA se produce a partir del ácido láctico bien por condensación directa de monómeros lácticos o por polimerización de lactida, un derivado del ácido láctico.

El PLA se utiliza principalmente en combinación con la impresión 3D FDM. Es un termoplástico y puede fundirse y remodelarse sin perder sus propiedades. También tiene buenas propiedades mecánicas comparables al polipropileno y poliuretano. Sus propiedades térmicas son satisfactorias pero no excelentes comparadas con el ABS.

Algunos beneficios del PLA, además de ser biodegradable:

• Se produce a partir de fuentes naturales renovables
• Está certificado como seguro para envases alimentarios
• No es tóxico y puede usarse para aplicaciones médicas

Algunos inconvenientes:

• Solo es biodegradable en entornos de compostaje específicos y controlados
• Existe controversia por el uso de grandes cantidades de alimentos, como maíz, en la producción de bioplásticos.
• Es ligeramente deficiente en resistencia y cristalinidad comparado con los plásticos basados en petróleo comúnmente utilizados.

El PLA se usa ampliamente en cubiertos, envases alimentarios, salud, textiles y cosméticos. Es uno de los filamentos de impresión 3D más ubicuos.

---

Siéntase libre de elegir PLA como una de las opciones entre la oferta de materiales de impresión 3D de Xometry.

---

PHA

El PHA (Polihidroxialcanoatos) es un bioplástico producido cultivando bacterias específicas. El material se sintetiza en las células de las bacterias y se extrae como gránulos altamente reflectantes.

El PHA es mucho menos popular en impresión 3D que el PLA y aún está en desarrollo. Actualmente, prácticamente no está disponible en el mercado y, por tanto, es más caro. Por el lado positivo, se biodegrada mucho más rápido, tardando tan solo de uno a tres meses en degradarse. Las propiedades de los polímeros PHA varían ligeramente según su composición química. Son termoplásticos, elásticos y tienen buena resistencia a la humedad.

Beneficios del PHA:

• Es biodegradable, tarda menos de tres meses en degradarse
• Tiene propiedades plásticas deseables
• Se produce naturalmente a partir de bacterias
• Es resistente a los UV

Limitaciones:

• Es costoso de producir
• Es menos accesible para los consumidores

Comparado con otros bioplásticos, el PHA tiene menos flexibilidad, menos resistencia y propiedades térmicas inferiores.

El PHA aún está sujeto a mucha investigación para su uso en impresión 3D. La mayor parte del uso actual de este material es en la creación de compuestos con otros plásticos.

FLAM

El material aditivo similar a hongos (FLAM) es otro material natural que puede revolucionar potencialmente la impresión 3D. FLAM está hecho de celulosa y quitina, dos de los polímeros más abundantes en la tierra. Este material altamente versátil puede adaptarse para carpintería, fundición, moldeo e impresión 3D. Sus características mecánicas son casi idénticas a la espuma de poliuretano. FLAM es un material muy nuevo que no está fácilmente disponible en el mercado y aún requiere más investigación. Sin embargo, ya muestra mucho potencial como se puede ver en este estudio.

Beneficios del FLAM:

• Está hecho de fuentes naturales sostenibles y abundantemente disponibles
• Es muy versátil y puede adaptarse a diferentes procesos de fabricación
• Es muy asequible, costando diez veces menos que ABS o PLA

Limitaciones del FLAM:

• Es un material relativamente nuevo que aún requiere mucha investigación
• El proceso de impresión 3D de FLAM es complicado

Materiales compuestos

Debido a las limitaciones inherentes a muchos materiales biodegradables, se están desarrollando y utilizando compuestos, que son una combinación de dos o más materiales para formar uno nuevo. Estos compuestos combinan las ventajas de los materiales base, a menudo cancelando o reduciendo significativamente sus limitaciones. Algunos compuestos biodegradables disponibles para impresión 3D incluyen:

• PLA basado en algas
• PLA + PHA
• WoodFill (70% PLA y 30% fibra de madera)

Pero aún no se usan ampliamente.

Filamentos reciclados

Aunque no son biodegradables, los filamentos hechos de plástico reciclado son ambientalmente responsables, ya que están hechos de plástico que de otro modo habría terminado en vertederos. La mayoría de los plásticos populares usados en impresión 3D son reciclables.

Conclusión

Con el mundo ahora más consciente que nunca de los peligros de la contaminación plástica, se están tomando diferentes medidas para reducir el uso de plásticos. Una de estas medidas es el desarrollo de materiales biodegradables que puedan imprimirse en 3D para aprovechar el poder de este notable proceso de fabricación mientras se protege el medio ambiente.

En este momento, sin embargo, el único material biodegradable para impresión 3D ampliamente disponible es el PLA. Suba sus modelos a nuestra plataforma de cotización instantánea para obtener una cotización para sus piezas de PLA de Xometry.