Materiales de impresión 3D biodegradables

La impresión 3D ha abierto un mundo de posibilidades de fabricación. Este proceso de fabricación aditiva se utiliza para fabricar piezas simples y de alta complejidad de forma rápida y económica. Hay varios tipos de tecnologías de impresión 3D en uso hoy en día. Sin embargo, muchos de ellos siguen el mismo principio de funcionamiento ampliamente definido; un material es calentado a un estado semi-fundido y depositado 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.

Debido a esto, los termoplásticos, que poseen las características requeridas, son los materiales más utilizados en la impresión 3D. Sin embargo, los plásticos no son biodegradables. Presentan riesgos para el medio ambiente si no se eliminan adecuadamente. Por esta razón, se está haciendo un gran esfuerzo para desarrollar materiales biodegradables (respetuosos con el medio ambiente) que sean compatibles con la impresión 3D y puedan utilizarse para crear piezas totalmente funcionales.

En este artículo, Xometry analiza los materiales de impresión 3D biodegradables que ya están 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 la impresión 3D.

Este poliéster se crea a partir de ácido láctico, obtenido de la fermentación de fuentes de carbohidratos como la caña de azúcar y el almidón, en condiciones controladas. El PLA se produce a partir del ácido láctico 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 que se pueden comparar con el polipropileno y el poliuretano. Sus propiedades térmicas son satisfactorias pero no excelentes en comparación con el ABS.

Algunos de los beneficios del PLA son los siguientes, además de ser biodegradable:

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

Algunos inconvenientes, por otro lado, son:

• Solo es biodegradable en entornos de compostaje específicos y controlados
• Existe cierta controversia en torno al hecho de que se utilizan grandes cantidades de alimentos, como el maíz, en la producción de bioplásticos.
• Es ligeramente deficiente en resistencia y cristalinidad en comparación con los plásticos a base de petróleo comúnmente utilizados.

El PLA se usa ampliamente en cubiertos, envases de alimentos, cuidado de la salud, textiles y cosméticos. Es uno de los filamentos de impresión 3D más omnipresentes.

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No dude en elegir PLA como una de las opciones entre la oferta de materiales de impresión 3D de Xometry.

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PHA

El PHA (polihidroxialcanoatos) es un bioplástico que se produce mediante el cultivo de bacterias específicas. El material se sintetiza en las células de la bacteria y se extrae en forma de gránulos altamente reflectantes.

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

Algunos de los beneficios de PHA son los siguientes:

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

Algunas de sus limitaciones son:

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

En comparación con otros bioplásticos, el PHA tenía menos flexibilidad, menos resistencia y propiedades térmicas más bajas

PHA todavía se está investigando mucho para su uso en la impresión 3D. La mayor parte del uso actual de este material es para crear compuestos con otros plásticos.

FLAM

El material aditivo similar a los hongos (FLAM) es otro material natural que potencialmente puede revolucionar la impresión 3D. FLAM está hecho de celulosa y quitina, dos de los polímeros más abundantes en la tierra. Este material altamente versátil se puede adaptar para carpintería, fundición, moldeado 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 muchos potenciales, como se puede ver en este estudio.

Algunos de los beneficios de FLAM son los siguientes:

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

Las limitaciones de FLAM incluyen:

• Es un material relativamente nuevo que aún requiere mucha investigación
• El proceso de impresión 3D 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 un material nuevo. Estos compuestos combinan las ventajas de los materiales originales, a menudo anulando o reduciendo significativamente sus limitaciones. Algunos compuestos biodegradables que están disponibles para impresión 3D incluyen:

• PLA a base de algas
• PLA + PHA
• WoodFill (70 % PLA y 30 % fibra de madera)

Pero todavía no se usan mucho.

Filamentos Reciclados

Si bien no son biodegradables, los filamentos hechos de plástico reciclado son responsables con el medio ambiente, ya que están hechos de plástico que, de otro modo, habría terminado en vertederos. La mayoría de los plásticos populares utilizados en la impresión 3D son reciclables.

Conclusión

Ahora que el mundo es más consciente que nunca de los peligros de la contaminación plástica, se están tomando diferentes medidas para reducir el uso de plásticos. Uno de estos pasos es el desarrollo de materiales biodegradables que se pueden imprimir en 3D para aprovechar el poder de este notable proceso de fabricación y proteger el medio ambiente.

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