Bahan Biodegradable Ramah Lingkungan untuk 3D Printing: Solusi Berkelanjutan
3D printing telah membuka dunia kemungkinan manufaktur. Proses manufaktur additive ini digunakan untuk memproduksi bagian sederhana dan sangat kompleks dengan cepat, dan dengan biaya rendah. Ada berbagai jenis teknologi 3D printing yang digunakan saat ini. Namun, banyak dari mereka mengikuti prinsip kerja yang sama yang didefinisikan secara luas; suatu bahan dipanaskan hingga keadaan setengah cair dan disetorkan lapis demi lapis oleh printer 3D, menggunakan informasi yang diberikan oleh model CAD, sampai bagian terbentuk. Proses 3D printing memerlukan bahan dapat melepah, dibentuk ulang, dan mengeras kembali atau melalui curing tanpa perubahan signifikan dalam propertinya.
Akibatnya, termoplastik, yang memiliki karakteristik yang diperlukan, adalah bahan yang paling banyak digunakan dalam 3D printing. Namun, plastik tidak terbiodegradasi. Mereka berisiko terhadap lingkungan jika tidak dibuang dengan benar. Untuk alasan ini, upaya besar dilakukan untuk mengembangkan bahan terbiodegradasi (ramah lingkungan) yang kompatibel dengan 3D printing dan dapat digunakan untuk menciptakan bagian yang berfungsi sepenuhnya.
Dalam artikel ini Xometry memberikan ringkasan bahan 3D printing terbiodegradasi yang sudah tersedia di pasar, seperti PLA, dan yang masih dikembangkan untuk 3D printing yang efisien.
PLA
PLA (Polylactic Acid) adalah plastik terbiodegradasi yang paling populer dan mudah diakses yang digunakan dalam 3D printing.
Polyester ini dibuat dari asam laktat, yang diperoleh dari fermentasi sumber karbohidrat seperti tebu dan pati, dalam kondisi terkontrol. PLA diproduksi dari asam laktat melalui kondensasi langsung monomer laktat atau polimerisasi laktida, turunan asam laktat.
PLA digunakan terutama dalam kombinasi dengan 3D printing FDM. Ini adalah termoplastik yang dapat dilelehkan dan dibentuk ulang tanpa kehilangan propertinya. Ia juga memiliki properti mekanik yang baik yang dapat dibandingkan dengan polipropilena dan poliuretana. Properti termalnya memuaskan tetapi tidak bagus saat dibandingkan dengan ABS.
Beberapa manfaat PLA adalah sebagai berikut selain terbiodegradasi:
- Dihasilkan dari sumber alami yang dapat diperbarui
- Tersertifikat aman untuk kemasan makanan
- Tidak beracun dan dapat digunakan untuk aplikasi medis
Beberapa kekurangan, di sisi lain, adalah:
- Hanya terbiodegradasi dalam lingkungan komposisi tertentu yang terkontrol
- Ada sedikit kontroversi mengenai fakta bahwa kuantitas besar makanan, seperti jagung, digunakan dalam produksi bioplastik.
- Kekurangan sedikit dalam kekuatan dan kristalinitas dibandingkan dengan plastik berbasis minyak yang umum digunakan.
PLA banyak digunakan dalam alat makan, kemasan makanan, perawatan kesehatan, tekstil, dan kosmetik. Ini adalah salah satu filamen 3D printing yang paling umum.
Silakan pilih PLA sebagai salah satu opsi di antara tawaran bahan 3D printing Xometry.
PHA
PHA (Polyhydroxyalkanoates) adalah bioplastik yang dihasilkan dengan membudidayakan bakteri tertentu. Bahan tersebut disintesis dalam sel bakteri dan diekstrak sebagai granule yang sangat berkilauan.
PHA jauh kurang populer dalam 3D printing daripada PLA dan masih dalam tahap pengembangan. Saat ini, ia praktis tidak tersedia di pasar dan oleh karena itu lebih mahal. Di sisi positif, ia terbiodegradasi jauh lebih cepat, memerlukan waktu hanya satu hingga tiga bulan untuk degradasi. Properti polimer PHA bervariasi sedikit berdasarkan komposisi kimianya. Mereka termoplastik, elastis, dan memiliki resistensi kelembaban yang baik.
Beberapa manfaat PHA adalah sebagai berikut:
- Terbiodegradasi, membutuhkan waktu kurang dari tiga bulan untuk degradasi
- Memiliki properti plastik yang diinginkan
- Dihasilkan secara alami dari bakteri
- Tahan UV
Beberapa keterbatasannya adalah:
- Mahal untuk diproduksi
- Kurang dapat diakses oleh konsumen
Dibandingkan bioplastik lain, PHA memiliki fleksibilitas yang lebih rendah, kekuatan yang lebih rendah, dan properti termal yang lebih rendah
PHA masih dalam banyak penelitian untuk digunakan dalam 3D printing. Mayoritas penggunaan saat ini bahan ini adalah dalam menciptakan komposit dengan plastik lain.
FLAM
Fungal like additive material (FLAM) adalah bahan alami lain yang potensial merevolusi 3D printing. FLAM dibuat dari selulosa dan kitosan, dua polimer yang paling melimpah di bumi. Bahan serbaguna yang sangat ini dapat disesuaikan untuk pekerjaan kayu, cetakan, pembentukan, dan 3D printing. Karakteristik mekaniknya hampir identik dengan poliuretana foam. FLAM adalah bahan yang sangat baru yang tidak mudah tersedia di pasar dan masih memerlukan penelitian lebih lanjut. Namun, ia sudah menunjukkan banyak potensi seperti yang dapat dilihat dalam studi ini.
Beberapa manfaat FLAM adalah sebagai berikut:
- Dibuat dari sumber alami yang berkelanjutan dan melimpah
- Sangat serbaguna dan dapat disesuaikan untuk berbagai proses manufaktur
- Sangat terjangkau, berharga sepuluh kali lebih murah dari ABS atau PLA
Keterbatasan FLAM meliputi:
- Adalah bahan yang relatif baru yang masih memerlukan banyak penelitian
- Proses 3D printing FLAM adalah rumit
Komposit
Karena keterbatasan bawaan yang terdapat pada banyak bahan terbiodegradasi, komposit, yang merupakan kombinasi dua atau lebih bahan untuk membentuk bahan baru, sedang dikembangkan dan digunakan. Komposit ini menggabungkan keuntungan bahan induk, seringkali mengakibatkan atau secara signifikan mengurangi keterbatasan mereka. Beberapa komposit terbiodegradasi yang tersedia untuk 3D printing meliputi:
- PLA berbasis alga
- PLA + PHA
- WoodFill (70% PLA dan 30% serat kayu)
Tetapi mereka masih tidak banyak digunakan.
Filamen Daur Ulang
Sementara mereka tidak terbiodegradasi, filamen yang terbuat dari plastik daur ulang adalah bertanggung jawab terhadap lingkungan, karena terbuat dari plastik yang sebaliknya akan berakhir di tempat pembuangan. Mayoritas plastik populer yang digunakan dalam 3D recycling dapat didaur ulang.
Kesimpulan
Dengan dunia sekarang lebih sadar dari sebelumnya tentang bahaya pencemaran plastik, berbagai langkah diambil untuk mengurangi penggunaan plastik. Salah satu langkah ini adalah pengembangan bahan terbiodegradasi yang dapat dicetak 3D untuk memanfaatkan kekuatan proses manufaktur yang luar biasa ini sambil melindungi lingkungan.
Pada saat ini, bahan 3D printing terbiodegradasi yang tersedia secara luas hanyalah PLA. Unggah model Anda di platform penawaran instan kami untuk mendapatkan penawaran untuk bagian PLA Anda dari Xometry.
