长期以来,寻找一种能平衡可持续性、工业级强度与热稳定性的 3D 打印材料始终是行业难题。许多工程级线材虽耐热性能优异,却依赖化石基聚合物;而生物基材料在严苛环境下往往表现不佳。
1月26日,总部位于英国的线材制造商Filamentive推出一种生物基高温PLA材料Bio HT PLA,专为工业3D打印设计,结合了高热稳定性、工业强度和可持续性,无需后处理即可直接使用,价格为每公斤约54美元。
Bio HT PLA最突出的优势之一,是打印完成后即可具备耐热性能。许多耐高温PLA配方需通过退火或打印后热处理,才能释放其热学特性。这无疑增加了生产时间、流程复杂度,还可能导致产品性能波动,在规模化生产环境中影响尤为显著。
Bio HT PLA省去了这一步骤。该材料在打印成型状态下就能达到预期热性能,打印后可直接用于需承受热量的部件。对于打印工厂和工程团队而言,这意味着更高效的生产流程、更稳定的产品尺寸,以及更低的后处理变形风险。
这一特性让Bio HT PLA特别适用于工装夹具、外壳、支架及车间工具等产品——这类部件需在间歇性或持续性热负荷下保持形状与刚性。
选择线材时,需重点关注以下几项热学参数:
玻璃化转变温度(Tg):聚合物从刚性变为弹性状态的临界温度; 热变形温度(HDT):衡量材料在受力情况下的变形程度; 维卡软化温度:标志材料表面及结构开始软化的温度; 熔融温度:聚合物变为液态的温度。
3.与工程塑料的竞争力
PA12等尼龙材料因优异的耐热性(维卡软化温度通常约180°C),被广泛用于工业3D打印工具。然而,大多数尼龙材料基于化石原料制成,且打印时需更高温度、可控环境及湿度管理。
Bio HT PLA虽无法在极端条件下完全替代高端尼龙,但以生物基形式实现了可观的热稳定性,且能在开放式挤出式打印机上轻松打印。PA11等生物基替代材料虽存在,但线材形式难觅踪影,且往往成本更高、打印难度更大。
对于多数工业用户而言,Bio HT PLA是一种务实的折中方案:既能满足大多数工装夹具的耐热需求,又能有效降低环境足迹。
4.机械强度与打印质量
除热稳定性外,Bio HT PLA还具备出色的机械性能。其拉伸模量约为5100兆帕,拉伸强度约53兆帕,打印成型的部件刚性强、质地坚实,尺寸稳定性优异。作为PLA基材料,其抗冲击性能也十分突出,适用于功能性应用场景,而非单纯的外观装饰件。
该线材打印后表面呈现半哑光质感,能有效隐藏层纹。这种视觉效果减少了后处理需求,打印完成后即可呈现专业级外观。在工业环境中,产品的外观与功能往往同等重要,这一优势极具实际意义。
5.可量化的可持续性认证
Filamentive通过了ISO 14855标准认证,证实可在受控工业堆肥条件下生物降解。需注意的是,与所有PLA材料一样,它不适用于家庭堆肥或垃圾填埋降解,但该认证提供了可验证的可持续性数据。
该线材采用全可回收纸板线轴包装,且通过了FDA食品接触认证,进一步拓展了应用场景。对于需要追踪环境影响的组织而言,这些特性使BioHTPLA相较传统工程塑料具有明显优势。
6.打印参数与供应情况
Bio HT PLA设计初衷是实现低翘曲、高可靠性打印。典型喷嘴温度约为215°C(公差±25°C),打印平台温度可在室温至50°C之间调节。这种灵活性使其无需封闭打印仓,即可在大多数标准FDM打印机上使用。
目前该材料提供黑色、灰色和白色三种颜色选择,覆盖工业场景中最常用的色彩需求。
7.可持续工程线材的新标杆
Bio HT PLA证明,可持续性与工业级性能并非不可兼得。通过在生物基耐高温聚乳酸中融入高耐热性、机械强度与易打印性,Filamentive为众多应用场景提供了极具竞争力的ABS和尼龙替代方案。
对于希望减少化石基材料依赖、同时不妥协功能需求的企业而言,Bio HT PLA有望迅速成为专业及工业3D打印流程中的首选材料。
