在全球塑料污染问题日益加剧的背景下,德国科研机构正将目光投向传统回收体系之外的“边缘废料”——来自家庭的一次性塑料包装。
数据显示,德国每年产生约560万吨塑料包装废弃物,其中不到三分之一被有效回收。剩下的大多数,最终都进入了垃圾焚烧或填埋体系。
但现在,一项由弗劳恩霍夫制造技术与先进材料研究所(IFAM)与不来梅应用科学大学(HSB)联合开展的研究,正在尝试打破这个循环,让这些“废料”逆袭为高性能3D打印线材。
高难度回收:复杂成分带来的挑战
与来源清晰、相对洁净的工业塑料残料不同,家庭塑料垃圾因其材质杂乱、污染严重,一直以来被视为资源化回收的“盲区”。对此,HSB教授Silke Eckardt表示:“消费后的塑料制品可能含有食物残渣、油脂、不同种类的聚合物,直接加工是不可能的。”于是,团队建立了一整套材料净化流程:
粉碎 + 清洗:剔除附着物
沉浮分离:去除密度不同的杂质
近红外识别技术:精准分选出聚丙烯
再研磨 + 干燥:制备适用于复合加工的粒料
最终,他们将回收的聚丙烯纯度提升至 99.8%,为3D打印打下基础。
从垃圾到线材:工业级材料制备流程成型
获得高纯度塑料粒料后,研究由IFAM接手。他们使用工业级挤出设备,将聚丙烯熔融加工成适用于FDM/FFF打印的高质量线材。
项目负责人Dirk Godlinski博士介绍:“我们针对不同挤出参数——螺杆结构、温度控制、压力分布等进行精准调校,确保线材同质性好、表面光滑、直径稳定,适配主流桌面和工业3D打印机。”
目前,他们已成功打印出首批功能性部件(如盖子等),并在进一步优化加工流程。
延展价值链:迈向高性能功能材料方向
在当前成果的基础上,研究团队正在进一步优化整个回收与制备流程,并计划在后续材料体系中引入玻璃纤维等增强填料,以实现更高机械性能与热稳定性。Godlinski博士指出:“我们的目标不仅仅是提供一种可打印的回收塑料,而是构建一个可用于航空、汽车等高要求领域的功能材料平台。”
Silke Eckardt教授补充道:“在气候变化和资源紧缺的大背景下,循环经济的价值愈发凸显。如果能将消费端的难处理废料转化为可持续材料来源,将为制造业带来真正意义上的材料闭环。”
行业启示:3D打印或成为塑料再生新出路
此次研究不仅是一项前沿材料技术的探索,更为塑料垃圾的再生利用开辟了新的路径。在全球各国致力于实现“零废弃”与“碳中和”目标的趋势下,3D打印与再生材料的深度融合,有望为增材制造注入更多绿色内涵。