用于3D打印大型船用护舷板的生物聚合物

时间：2020-05-16 16:58 来源：中国3D打印网作者：中国3D打印网阅读：次

中国3D打印5月16日讯，如我们在3D打印和聚合物在生态崩溃（平均或导致生态崩溃）中的作用系列中所讨论的那样，生物聚合物可能是维持后工业社会某种可与地球上的生命共存的方程式中的关键因素。现在，SeaBioComp项目已经证明了3D打印生物聚合物用于大规模工业用途的可能性。欧盟资助的Interreg计划的许多成员选择生产挡泥板，用于在停泊和引导船舶时保护建筑物。为了在挡泥板结构中替代热带木材和合成塑料，研究小组探索了两种材料的使用：带玻璃纤维增强材料的再生PETG（rPETG-GF30）和热塑性淀粉聚合物（TSP）。

传统挡泥板的停泊结构。图片由De Klerk Waterbouw提供。
海洋工程安装专家，项目成员De Klerk Waterbouw概述了该组件的设计要求。其中包括一个400毫米的宽度，一个可以使其滑入辅助结构的底座，一个可以填充材料以改善抗冲击性和能量吸收能力的开口腔。

CEAD的CFAM 3D打印机。图片由CEAD提供。
荷兰复合材料生产公司Poly Products使用CEAD的大型3D打印机打印了由TPS和PLA组合而成的挡泥板样品单元。该结构经过朴茨茅斯大学的材料测试和De Klerk Waterbouw的机械测试，结果令人鼓舞。下一步是在制造全尺寸挡泥板之前进一步优化设计、材料和生产工艺。

用TSP-PLA混合生物塑料制成的3D打印的挡泥板原型。图片由SeaBioComp提供。
朴茨茅斯大学领导的材料测试和De Klerk Waterbouw进行的机械测试的结果显示出非常令人鼓舞的结果，进一步优化设计，材料和生产可能会导致未来的大规模生产。这将导致安装完整的3D打印挡泥板，以在现场测试结构的性能。正如我们在有关TSP的故事中所讨论的那样，这些材料在室温下难以加工且易碎。 TSPs由淀粉本身制成（与淀粉衍生的乳酸相反，例如PLA），TSP通常与其他增塑剂混合。在这种情况下，TSP与PLA混合存在，这是其自身的生态问题，但如果能够可持续地生长和收获，则对石油化学聚合物表现出很大的希望。
由于化学公司正在投资基于化石燃料的塑料（除了生物聚合物），部分是为了对冲全球向可再生能源过渡（也有其自身的生态问题）的赌注，因此有必要证明生物聚合物的可行性在大规模工业应用中。因此，来自新加坡科技设计大学的3D研究人员从几丁质和纤维素中打印出了一种完全可生物降解的风力涡轮机叶片。如果我们能向世界展示诸如TSPs的生物聚合物可以用来代替传统的石油塑料，那么我们有可能在依靠更可持续的资源的同时保持一些后工业社会的陷阱。但是，我们距离展示这些可能性还有很长的路要走。 SeaBioComp项目是展示生物塑料3D打印应用程序的一个很小但重要的步骤。

除了演示此类应用程序外，重要的是报告这些项目的生命周期，包括在何处以及如何收集材料，所制造物品的总寿命以及在何处结束以及运输的排放量和能源消耗生产它们。下降趋势也向我们表明，不仅有必要替换现有的材料和生产技术，而且有必要缩小总的生产和消费量，因为杰文的悖论可以导致所谓的可持续过程来增加总的生产和消费活动，只是增加了现有基于化石燃料的运营的总材料和排放足迹。

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