3D 打印为制造业开启了无限可能。使用这种增材制造工艺，能够以较低的成本快速制造简单和高度复杂的部件。目前投入使用的 3D 打印技术有多种类型。不过，其中许多都遵循相同的广义工作原理；利用 CAD 模型提供的信息，通过 3D 打印机将材料加热到半熔融状态并逐层沉积，直到部件成型。3D 打印过程要求材料能够进行熔化、重塑和再凝固或固化，并且材料特性不会发生显著变化。
因此，具有所需特性的热塑性塑料是3D打印中最常用的材料。然而，塑料是不可生物降解的。如果处置不当，就会对环境构成风险。由于这个原因，人们正在作出巨大的努力来开发可生物降解的（环境友好的）材料，这些材料与3D打印兼容，并且可以用于制造完全功能的部件。
在这篇文章中，Xometry择幂科技概述了市场上已经可以买到的可生物降解的3D打印材质，如PLA，以及那些仍在开发中的高效3D打印材质。
PLA
PLA （聚乳酸）是3D打印中最受欢迎和最容易获得的生物降解塑料。
该聚酯由在受控条件下从碳水化合物源如甘蔗和淀粉的发酵获得的乳酸产生。PLA由乳酸通过乳酸单体的直接缩合或乳酸衍生物丙交酯的聚合来生产。
PLA主要用于与FDM 3D打印的结合。这是一种热塑性塑料，可熔融和重塑而不失去其性质。它还具有可与聚丙烯和聚氨酯相比的良好机械性能。它的热性能是令人满意的，但与ABS相比，不是很大。
PLA的一些好处如下，除了它是可生物降解的：
- 它是由天然可再生资源生产的
- 它被认证为食品包装安全
- 它没有毒性，可用于医疗应用
另一方面，还有一些缺点：
- 它只能在特定的受控堆肥环境中进行生物降解
- 大量的食物，比如玉米，被用于生产生物塑料，这一事实引发了一些争议
- 与常用的石油基塑料相比，其强度和结晶度稍有不足
PLA广泛用于餐具、食品包装、保健、纺织品和化妆品。它是最普遍的3D打印丝之一。
PHA
PHA（聚羟基链烷酸酯）是通过培养特定细菌产生的生物塑料。这种材料是在细菌细胞中合成的，并被提取为高反射性的颗粒。
PHA在3D打印领域远没有PLA那么受欢迎，目前仍在开发中。目前，它在市场上几乎是不可用的，因此，更昂贵。好的一面是，它的生物降解速度要快得多，降解仅需一到三个月。PHA聚合物的性能根据其化学组成略有不同。它们是热塑性的、有弹性的，并且具有良好的耐潮湿性。
PHA 的优点如下：
- 它是可生物降解的，降解不到三个月
- 它具有理想的塑性
- 它是由细菌自然产生的
- 它是抗紫外线的
PHA 的缺点如下：
- 生产成本很高
- 消费者不太容易获得
与其他生物塑料相比，PHA具有较小的柔性、较小的强度和较低的热性能
PHA仍在进行大量的研究，用于3D打印。这种材料目前的大部分用途是与其他塑料一起制造复合材料。
FLAM
类真菌添加剂材料（FLAM）是另一种天然材料，可以潜在地革命性的3D打印。FLAM由纤维素和甲壳质制成，这两种是地球上最丰富的聚合物。这种用途广泛的材料可适用于木工、铸造、造型和3D打印。其力学特性与聚氨酯泡沫塑料几乎相同。FLAM是一种非常新的材料，不容易在市场上获得，仍然需要进一步的研究。然而，正如本研究中所看到的，它已经显示出很多潜力。
FLAM的优点如下：
- 它是由可持续和大量可获得的自然资源制成的
- 它是非常通用的，并且可以适用于不同的制造过程
- 这是非常负担得起的，成本比ABS或PLA低十倍
FLAM的局限性包括：
- 这是一个相对较新的材料，仍然需要大量的研究
- 3D打印FLAM的过程是复杂的
复合材料
由于许多生物可降解材料固有的局限性，将两种或多种材料组合以形成新材料的复合材料正在被开发和使用。这些复合材料结合了母体材料的优点，常常抵消或显著减少它们的局限性。一些可用于3D打印的可生物降解复合材料包括：
- 藻类聚乳酸
- PLA + PHA
- 木质填料 (70% PLA 和30% 木纤维)
但它们仍未得到广泛应用。
再生丝
虽然它们不可生物降解，但由回收塑料制成的纤维对环境负责，因为它们是由塑料制成的，否则这些塑料最终会被弃置在垃圾场。3D打印中使用的大多数流行塑料都是可回收的。
结论
随着世界现在比以往任何时候都更加意识到塑料污染的危险，人们正在采取不同的措施来减少塑料的使用。其中一个步骤是开发可3D打印的生物可降解材料，以便在保护环境的同时利用这一卓越制造过程的力量。
然而，在这个时候，唯一可以广泛使用的生物降解3D打印材料是PLA。将您的模型上传到我们的即时报价平台，从Xometry获得PLA零件的报价。
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