弗劳恩霍夫将包装废弃物回收制成3D打印材料，纯度达到99.8%以上
时间：2025-04-03 09:24 来源：南极熊 作者：admin 阅读：次
2025年4月2日，德国弗劳恩霍夫制造技术与先进材料研究所(IFAM) 与不来梅应用技术大学合作，将包装废弃物回收转化为高质量的 3D 打印产品，材料纯度水平达到 99.8% 以上。
据弗劳恩霍夫称，德国每年约有 560 万公吨塑料包装在仅使用一次后就被当作家庭垃圾。到目前为止，只有不到三分之一的塑料包装可以回收利用。此外，塑料垃圾的数量正在增加，在过去 30 年里，德国的塑料垃圾数量增长了约三倍。包装垃圾是造成这一现象的主要原因。1994 年，德国家庭产生了 210 万吨塑料垃圾，到 2023 年，这一数字上升到 560 万吨。这使得找到回收这些一次性产品的方法变得更加重要，其中大部分产品都以原油为基础。
不来梅应用技术大学 (HSB) 可持续能源系统和资源效率教授 Silke Eckardt 博士说：“回收消费后废物比回收工业生产中遗留的塑料残渣要困难得多。毕竟，这些材料不仅高度异质，而且通常也很脏。为了完成生产周期，HSB 与弗劳恩霍夫 IFAM 的研究人员合作，回收私人家庭中这些难以处理的塑料，并应用于增材制造。
弗劳恩霍夫 IFAM 复合材料技术工作组项目经理 Dirk Godlinski 博士说：“由于这些废料要被回收用于 3D 打印，因此它必须满足纯度、形状和尺寸等方面的非常严格的要求。”
为此，HSB 和Fraunhofer IFAM 进行的一项可行性研究中使用了包装废弃物分拣厂产出的聚丙烯。为了确保足够的纯度，Eckardt 和她的团队对分选厂的产出物进行了进一步处理：在大学循环经济实验室，他们将塑料磨碎、清洗，并使用浮沉分离法将不需要的材料从主流中分离出来。该团队使用近红外技术识别残留的外来塑料，随后将其去除。之后，研究人员再次将材料研磨，直到达到复合所需的颗粒大小，然后干燥。这种方法实现了超过 99.8% 的纯度。
Godlinski说：“在这个项目中，我们利用准备好的废料生产出了均质聚丙烯。这是一种用途广泛的塑料，耐用、抗破碎，而且相对柔韧。”
这位研究科学家和他的团队生产出了一种固体塑料线。首先，他们在弗劳恩霍夫 IFAM的工业挤出机中加工回收的聚丙烯薄片。在那里将材料混合，使用不同的挤出机螺杆几何形状进行混合，然后在 200 摄氏度以上的温度下熔化并挤出。Godlinski 表示：“专业技能在于精确调整生产过程中的各种机械螺丝、温度、压力和速度，以便最终产品是均质聚丙烯。”例如，为了在 3D 打印中进行进一步加工，线材必须是圆形的，并且整个长度的直径一致，表面光滑。
研究人员所开发的灰色塑料线大约两毫米厚，可以直接用作商用 3D 打印机的细丝。到目前为止，戈德林斯基和他的团队已经成功打印了他们的第一批组件，包括盖子。这标志着 HSB 和Fraunhofer IFAM 可行性研究的结束。研究人员目前正在优化生产过程。后续项目的想法已经浮出水面。Godlinski指出，塑料可以进一步精炼，例如，通过在复合过程中引入玻璃纤维等添加剂。这使得生产甚至非常高质量的组件成为可能，用于航空和汽车工业等领域。
法律规定也推动了对再生材料的需求增加：根据欧盟包装和包装废弃物法规 (PPWR)，到 2030 年，包装必须由 10% 至35% 的再生材料组成，具体取决于塑料类型和产品（不包括医疗器械和药品）。2035 年的要求是再生材料占 25% 至 65%。
Eckardt 说：“增加对再生材料的需求很重要，特别是在气候变化方面，我们需要考虑资源效率。循环经济变得越来越重要。”Godlinski 表示同意：“我们再利用和回收的废物越多，我们就能节省越多的能源和资源。”
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