弗勞恩霍夫將包裝廢棄物回收制成3D打印材料，純度達到99.8%以上
時間：2025-04-03 09:24 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
2025年4月2日，德國弗勞恩霍夫制造技術與先進材料研究所(IFAM) 與不來梅應用技術大學合作，將包裝廢棄物回收轉化為高質量的 3D 打印產品，材料純度水平達到 99.8% 以上。
據弗勞恩霍夫稱，德國每年約有 560 萬公噸塑料包裝在僅使用一次后就被當作家庭垃圾。到目前為止，只有不到三分之一的塑料包裝可以回收利用。此外，塑料垃圾的數量正在增加，在過去 30 年里，德國的塑料垃圾數量增長了約三倍。包裝垃圾是造成這一現象的主要原因。1994 年，德國家庭產生了 210 萬噸塑料垃圾，到 2023 年，這一數字上升到 560 萬噸。這使得找到回收這些一次性產品的方法變得更加重要，其中大部分產品都以原油為基礎。
不來梅應用技術大學 (HSB) 可持續能源系統和資源效率教授 Silke Eckardt 博士說：“回收消費后廢物比回收工業生產中遺留的塑料殘渣要困難得多。畢竟，這些材料不僅高度異質，而且通常也很臟。為了完成生產周期，HSB 與弗勞恩霍夫 IFAM 的研究人員合作，回收私人家庭中這些難以處理的塑料，并應用于增材制造。
弗勞恩霍夫 IFAM 復合材料技術工作組項目經理 Dirk Godlinski 博士說：“由于這些廢料要被回收用于 3D 打印，因此它必須滿足純度、形狀和尺寸等方面的非常嚴格的要求。”
為此，HSB 和Fraunhofer IFAM 進行的一項可行性研究中使用了包裝廢棄物分揀廠產出的聚丙烯。為了確保足夠的純度，Eckardt 和她的團隊對分選廠的產出物進行了進一步處理：在大學循環經濟實驗室，他們將塑料磨碎、清洗，并使用浮沉分離法將不需要的材料從主流中分離出來。該團隊使用近紅外技術識別殘留的外來塑料，隨后將其去除。之后，研究人員再次將材料研磨，直到達到復合所需的顆粒大小，然后干燥。這種方法實現了超過 99.8% 的純度。
Godlinski說：“在這個項目中，我們利用準備好的廢料生產出了均質聚丙烯。這是一種用途廣泛的塑料，耐用、抗破碎，而且相對柔韌。”
這位研究科學家和他的團隊生產出了一種固體塑料線。首先，他們在弗勞恩霍夫 IFAM的工業擠出機中加工回收的聚丙烯薄片。在那里將材料混合，使用不同的擠出機螺桿幾何形狀進行混合，然后在 200 攝氏度以上的溫度下熔化并擠出。Godlinski 表示：“專業技能在于精確調整生產過程中的各種機械螺絲、溫度、壓力和速度，以便最終產品是均質聚丙烯。”例如，為了在 3D 打印中進行進一步加工，線材必須是圓形的，并且整個長度的直徑一致，表面光滑。
研究人員所開發的灰色塑料線大約兩毫米厚，可以直接用作商用 3D 打印機的細絲。到目前為止，戈德林斯基和他的團隊已經成功打印了他們的第一批組件，包括蓋子。這標志著 HSB 和Fraunhofer IFAM 可行性研究的結束。研究人員目前正在優化生產過程。后續項目的想法已經浮出水面。Godlinski指出，塑料可以進一步精煉，例如，通過在復合過程中引入玻璃纖維等添加劑。這使得生產甚至非常高質量的組件成為可能，用于航空和汽車工業等領域。
法律規定也推動了對再生材料的需求增加：根據歐盟包裝和包裝廢棄物法規 (PPWR)，到 2030 年，包裝必須由 10% 至35% 的再生材料組成，具體取決于塑料類型和產品（不包括醫療器械和藥品）。2035 年的要求是再生材料占 25% 至 65%。
Eckardt 說：“增加對再生材料的需求很重要，特別是在氣候變化方面，我們需要考慮資源效率。循環經濟變得越來越重要。”Godlinski 表示同意：“我們再利用和回收的廢物越多，我們就能節省越多的能源和資源。”
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