Matériaux d'impression 3D biodégradables

L'impression 3D a ouvert un monde de possibilités de fabrication. Ce procédé de fabrication additive permet de fabriquer rapidement et à moindre coût des pièces simples ou très complexes. Il existe différents types de technologies d'impression 3D utilisées aujourd'hui. Cependant, beaucoup d'entre eux suivent le même principe de fonctionnement largement défini; un matériau est chauffé à un état semi-fondu et déposé couche par couche par l'imprimante 3D, en utilisant les informations fournies par un modèle CAO, jusqu'à ce que la pièce soit formée. Le processus d'impression 3D nécessite que les matériaux puissent subir une fusion, un remodelage et une resolidification ou subir un durcissement sans modification significative de leurs propriétés.

De ce fait, les thermoplastiques, qui possèdent les caractéristiques requises, sont les matériaux les plus couramment utilisés en impression 3D. Cependant, les plastiques ne sont pas biodégradables. Ils présentent des risques pour l'environnement s'ils ne sont pas correctement éliminés. Pour cette raison, d'immenses efforts sont déployés pour développer des matériaux biodégradables (respectueux de l'environnement) compatibles avec l'impression 3D et pouvant être utilisés pour créer des pièces entièrement fonctionnelles.

Dans cet article, Xometry passe en revue les matériaux d'impression 3D biodégradables qui sont déjà disponibles sur le marché, comme le PLA, et ceux qui sont encore en cours de développement pour une impression 3D efficace.

PLA

Le PLA (acide polylactique) est le plastique biodégradable le plus populaire et le plus accessible utilisé dans l'impression 3D.

Ce polyester est créé à partir d'acide lactique, obtenu à partir de la fermentation de sources de glucides telles que la canne à sucre et l'amidon, dans des conditions contrôlées. Le PLA est produit à partir de l'acide lactique soit par condensation directe de monomères lactiques, soit par polymérisation de lactide, un dérivé de l'acide lactique.

Le PLA est principalement utilisé en combinaison avec l'impression 3D FDM. C'est un thermoplastique qui peut être fondu et remodelé sans perdre ses propriétés. Il possède également de bonnes propriétés mécaniques qui peuvent être comparées au polypropylène et au polyuréthane. Ses propriétés thermiques sont satisfaisantes mais pas excellentes par rapport à l'ABS.

Certains des avantages du PLA sont les suivants, en plus d'être biodégradable :

• Il est produit à partir de sources naturelles et renouvelables
• Il est certifié sans danger pour les emballages alimentaires
• Il n'est pas toxique et peut être utilisé pour des applications médicales

Certains inconvénients, en revanche, sont :

• Il n'est biodégradable que dans des environnements de compostage spécifiques et contrôlés
• Le fait que de grandes quantités de nourriture, comme le maïs, soient utilisées dans la production de bioplastiques, suscite une certaine controverse.
• Il manque légèrement de résistance et de cristallinité par rapport aux plastiques à base de pétrole couramment utilisés.

Le PLA est largement utilisé dans les couverts, les emballages alimentaires, les soins de santé, les textiles et les cosmétiques. C'est l'un des filaments d'impression 3D les plus répandus.

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N'hésitez pas à choisir le PLA comme l'une des options parmi l'offre de matériaux d'impression 3D de Xometry.

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PHA

Le PHA (Polyhydroxyalkanoates) est un bioplastique produit par la culture de bactéries spécifiques. Le matériau est synthétisé dans les cellules des bactéries et est extrait sous forme de granulés hautement réfléchissants.

Le PHA est beaucoup moins populaire dans l'impression 3D que le PLA et est toujours en cours de développement. Actuellement, il est pratiquement indisponible sur le marché et est donc plus cher. Du côté positif, il se biodégrade beaucoup plus rapidement, prenant aussi peu qu'un à trois mois pour se dégrader. Les propriétés des polymères PHA varient légèrement en fonction de leur composition chimique. Ils sont thermoplastiques, élastiques et ont une bonne résistance à l'humidité.

Certains des avantages de PHA sont les suivants :

• Il est biodégradable, il a fallu moins de trois mois pour se dégrader
• Il a des propriétés plastiques souhaitables
• Il est produit naturellement à partir de bactéries
• Il est résistant aux UV

Certaines de ses limites sont :

• C'est cher à produire
• Il est moins accessible aux consommateurs

Comparé à d'autres bioplastiques, le PHA avait moins de flexibilité, moins de résistance et des propriétés thermiques inférieures

PHA fait encore l'objet de nombreuses recherches pour une utilisation dans l'impression 3D. La majorité de l'utilisation actuelle de ce matériau est dans la création de composites avec d'autres plastiques.

FLAM

Le matériau additif de type fongique (FLAM) est un autre matériau naturel qui peut potentiellement révolutionner l'impression 3D. FLAM est fabriqué à partir de cellulose et de chitine, deux des polymères les plus abondants sur terre. Ce matériau très polyvalent peut être adapté pour le travail du bois, le moulage, le moulage et l'impression 3D. Ses caractéristiques mécaniques sont quasi identiques à la mousse polyuréthane. Le FLAM est un tout nouveau matériau qui n'est pas facilement disponible sur le marché et qui nécessite encore des recherches supplémentaires. Cependant, il montre déjà beaucoup de potentiel comme on peut le voir dans cette étude.

Certains des avantages de FLAM sont les suivants :

• Il est fabriqué à partir de sources naturelles durables et disponibles en abondance
• Il est très polyvalent et peut être adapté à différents processus de fabrication
• Il est très abordable, coûtant dix fois moins cher que l'ABS ou le PLA

Les limites de FLAM incluent :

• C'est un matériau relativement nouveau qui nécessite encore beaucoup de recherche
• Le processus d'impression 3D FLAM est compliqué

Matériaux composites

En raison des limitations inhérentes à de nombreux matériaux biodégradables, les composites, qui sont une combinaison de deux matériaux ou plus pour former un nouveau matériau, sont développés et utilisés. Ces composites combinent les avantages des matériaux parents, annulant ou réduisant considérablement leurs limites. Certains composites biodégradables disponibles pour l'impression 3D incluent :

• PLA à base d'algues
• PLA + PHA
• WoodFill (70 % PLA et 30 % fibre de bois)

Mais ils ne sont pas encore largement utilisés.

Filaments recyclés

Bien qu'ils ne soient pas biodégradables, les filaments fabriqués à partir de plastique recyclé sont respectueux de l'environnement, car ils sont fabriqués à partir de plastique qui aurait autrement fini dans des dépotoirs. La majorité des plastiques populaires utilisés dans l'impression 3D sont recyclables.

Conclusion

Le monde étant désormais plus conscient que jamais des dangers de la pollution plastique, différentes mesures sont prises pour réduire l'utilisation des plastiques. L'une de ces étapes est le développement de matériaux biodégradables pouvant être imprimés en 3D afin d'exploiter la puissance de ce processus de fabrication remarquable tout en protégeant l'environnement.

À l'heure actuelle, cependant, le seul matériau d'impression 3D biodégradable largement disponible est le PLA. Téléchargez vos modèles sur notre plateforme de devis instantané pour obtenir un devis pour vos pièces en PLA de Xometry.