可降解、可回收、植物基——来TCT亚洲展体验3D打印线材支撑的绿色制造

Raise3D

材料负责人

巴斯夫Forward AM

亚太区业务及运营总监

杨杰博士

一般而言会接近原有材料，不会因为回收原因造成性能的巨大差异。例如，巴斯夫的Ultrafuse® rPET相比传统的PET, 更加易于打印，拥有出色的打印效果以及机械性能，可用于如消费品，汽车，夹具和夹具，原型设计以及与食品直接接触的应用。

回收材料的性能相比原有的线材在打印稳定性方面有一些变差，回收材料中分子量分布会大一些，打印拉丝、架桥等一般会差一些。当然我们可以通过对回收材料进行改性来改善其性能，比如力学性能上可以通过改性做到接近，甚至会更好一些，层间结合力也会有一些变化等。但是技术上可行，不一定经济上可行，需要综合考量。

回收材料并不能简单得直接挤出成为线材，会需要通过配方设计才能成为适用于3D打印的材料。而经过合理配方设计的含回收材料的3D打印材料，并不会表现出显著得性能劣势。

首先变化是颜色，因为我们的线材越来约多彩，回收时这些颜色是很难分类筛选，往往会放在一起回收，这些不可控的色彩会带来不一样的效果，也许是一种惊喜；其次是流变性能的变化，这个会直接影响再次挤出线材的稳定性和打印的稳定性；再次是基础物性的变化，回收会经历再次热塑加工，聚合物都会有所降解，降解改变了分子量及分布，这些会降低力学、成型、结晶等性能，从而表观看起来抗翘曲、层间结合力会有变化。

对于较为稳定的聚合物，这些影响较小，比如万华推出的TPU、PP打印材料，都具有稳定的热性能，我们的数据单次循环TPU分子量降低<2%。

回收料来源的稳定性以及专业的生产工艺，以保证成品质量稳定性。价格略高这个问题确认存在，需要客户有一定的环保意识，愿意为了可回收付出更高的成本。

我认为回收材料制作3D打印线材的最大的难点是成本，回收材料性能难以稳定，需要投入更大的人力和财力去做配方优化，同时由于性能稳定较差，工艺控制也比较难以稳定，会直接导致生产成本的剧增，又因为使用的是回收料，产品的性能与新料相比还会差一些，价格相对就会低廉，直接导致企业的利润明显降低。

目前使用回收材料制作3D打印线材的最大的挑战在于获得稳定得回收原料，稳定指供应稳定和性能稳定。

首先是回收的供应链，3D打印作为去中心化的生产方式，如何收集、分类回收材料在当前具有挑战；其次是回收材料的稳定流变性能往往由于回收的分类不完善，会给后续加工带来很大挑战；成本也是需要考虑的因素，现在的回收量太少。

更多的使用生物基材料可以帮助减少聚合物生产对气候的影响，使其更具可持续性。比如，海洋生态与人类活动密切相关，巴斯夫Forward AM与法国YUYO公司共同研发了一款环保的冲浪板，使用取材于可回收医疗器械的Ultrafuse rPET材料，为客户按需定制生产，减少了医疗塑料浪费的同时也减轻了冲浪板对环境的影响。

生物基材料由于其来源于生物质，具有固碳减碳的环保价值，是一个比较有前景的材料，也是未来的一个发展方向。虽然性能相比普通才有一定的差距，但可以用其所长。如eSun生物基3D打印光固化树脂由于气味低、安全性好而收到欧美客户欢迎。目前有一些用咖啡渣、木粉等与高分子材料共混改性的3D打印材料，打印的制品不仅很好的木质效果，同时还带有独特的咖啡或者木质香味。

生物基是材料领域重要的发展方向，其性能和现有主流材料（石油基）并没有本质的区别。或者换句话说，对于某一种材料，它是通过生物原料合成或者是通过石化原料合成，并不是决定其性能的核心因素，决定性因素是材料的微观的化学结构和凝聚态结构。从可持续的角度来说，生物基材料尤其独特的优势。

生物基相对于石油基，它并不一定意味着更好的性能（少数特殊C链结构除外），更多只是和石油基材料相似材料性能，它的意义更多是在于政策引导下的减少碳足迹，提高C的自然循环率。特殊的C链结构（比如奇数C链），生物基路线会更容易生产，而奇数C链会带来聚合物，比如TPU更好的加工性能。