Kan du smälta PLA och återanvända den?

PLA-avfall ackumuleras snabbt när du 3D-printar intensivt – såsom misslyckade utskrifter, stöd och ändarna av oanvända filament. Kan man bara smälta materialet och återanvända det? Även om PLA teoretiskt sett kan smältas ner, påverkar de praktiska begränsningarna kvalitet och användbarhet. Den här bloggen förklarar PLA:s natur, sätt att återanvända det, de problem du kan stöta på och vardagliga användningsöverväganden i dina projekt.

PLA:s smink: Hur dess egenskaper påverkar återanvändning

PLA:s inneboende egenskaper är centrala för utmaningarna med att återanvända det. Låt oss titta på de viktigaste materialegenskaperna som gör smältning och omformning av PLA komplex.

PLA är en termoplast

PLA är en termoplastDenna typ av plast blir mjuk och formbar vid uppvärmning och hårdnar vid kylning – en cykel som kan upprepas. Denna egenskap är anledningen till att återvinning av PLA verkar möjlig. Två kritiska temperaturer för PLA är:

• Glasövergångstemperatur (T_g ): Detta är runt 60-65 °C. Vid denna temperatur övergår PLA från att vara hårt och sprött till ett mjukare, mer gummiaktigt tillstånd. Det är inte smält än, men det är mycket mer flexibelt.
• Smälttemperatur (T_m ): Detta ligger vanligtvis mellan 150-180 °C. Den exakta temperaturen kan variera beroende på den specifika PLA-formeln, eventuella färgämnen eller andra tillsatser som används av tillverkaren, och om det har värmts upp tidigare. När PLA når denna temperatur blir det en tjock vätska som kan formas eller tryckas genom ett munstycke, som i en 3D-skrivare.

Ett centralt problem: Termisk nedbrytning

Termisk nedbrytning är det främsta hindret för återanvändning av PLA. Varje gång PLA smälts kan dess långa kemiska kedjor – källan till dess styrka – börja brytas isär. Värme, syre och fukt accelererar denna process. Denna nedbrytning leder till flera oönskade effekter på materialet:

• Svagare material: PLA förlorar styrka och blir mer spröd. Återvunnet PLA går vanligtvis sönder lättare än ny PLA.
• Förändrat flöde: Nedbrytning förändrar smältviskositeten (tjockleken) hos PLA. Detta kan hindra en jämn extrudering genom ett munstycke, vilket påverkar jämnheten hos nya filament eller formfyllningen.
• Färgändringar: Uppvärmning av PLA, särskilt om det är överhettat eller förorenat, gör ofta att det mörknar eller gulnar. Genomskinligt PLA kan bli grumligt, och färgat PLA kan få en matt, oskarp nyans.
• Ökade ångor: Nedbrutet PLA kan frigöra mer flyktiga organiska föreningar (VOC). Dessa ångor kan vara obehagliga och potentiellt irriterande.

PLA absorberar fukt: Varför detta är ett problem

PLA är hygroskopiskt, vilket innebär att det lätt absorberar luftburen fukt. Detta utgör ett betydande problem för smältning. När fuktig PLA värms upp blir vattnet ånga. Avgörande är att detta vatten vid smälttemperaturer kan reagera med PLA via hydrolys. Denna kemiska reaktion förkortar ytterligare PLA:s polymerkedjor, vilket minskar dess styrka. Det kan också orsaka bubblor och hålrum i den omsmälta plasten, vilket resulterar i dålig tryckkvalitet eller svaga punkter i tillverkade produkter.

Kan man smälta PLA och återanvända det?

Tekniskt sett, ja, det kan smältas och återanvändas. I praktiken är dock återvinning av skrot till något av högkvalitativt nytt filament eller användbara produkter behäftat med problem som påverkar slutproduktens kvalitet och allmänna genomförbarhet. Det finns flera metoder tillgängliga för att försöka detta, allt från enkla till utrustningsbaserade. Var och en har specifika användningsområden, fördelar och betydande nackdelar.

Alternativ 1: Omforma PLA-avfall med direkt värme och enkla formar

Denna enkla metod för att återanvända PLA kräver minimal specialutrustning.

Behandla: PLA-avfall värms upp med en brödrost (rekommenderas inte för livsmedelsbruk på grund av kontamineringsrisk), värmepistol eller värmeplatta tills det mjuknat. Värmebeständiga handskar är viktiga. Det mjuknade PLA-materialet kan sedan formas för hand och pressas till enkla formar (e.g., silikonbakformar) eller komprimerade till tätare block.

Användningsområden: Används främst för små dekorativa föremål, enkla formar för hantverk eller komprimering av PLA-avfall.

Fördelar: Låg kostnad och enkel procedur.

Nackdelar: Svår temperaturkontroll kan lätt leda till överhettning eller brännskador på PLA:n, vilket producerar betydande ångor och ger ojämna resultat. God ventilation är avgörande på grund av ångorna. Olämplig för att skapa nya 3D-utskriftsfilament.

Alternativ 2: Extrudera nytt filament från rengjorda och strimlade PLA-rester

Denna metod syftar till att omvandla PLA-avfall direkt tillbaka till användbar 3D-utskriftsfilament.

Behandla: Denna flerstegsprocess innefattar:

• Noggrann rengöring av restmaterial för att avlägsna damm och oljor.
• Strimla eller mala skrot till små, enhetliga bitar.
• Omfattande torkning av bitarna (ofta i timmar i en filamenttork eller kontrollerad ugn).
• Matar torkad PLA in i en stationär filamentextruder, som smälter, blandar och extruderar det som nytt filament på en spole.

Primärt mål/tillämpning: Att producera nytt, användbart 3D-skrivarfilament från PLA-rester.

Fördelar: Det attraktiva ligger i ett slutet system som omvandlar avfall tillbaka till användbart material, vilket potentiellt minskar avfall och filamentkostnader över tid.

Nackdelar: Viktiga utmaningar inkluderar:

• Höga initiala kostnader för en dokumentförstörare och filamentextruder.
• Tidskrävande och arbetsintensiv process (rengöring, strimling, torkning, extrudering).
• Svårigheter att uppnå jämn filamentdiameter och rundhet, avgörande för utskriftskvaliteten, vilket ofta leder till skrivarstopp eller dåliga utskrifter.
• Oundviklig termisk nedbrytning, vilket resulterar i svagare filament.
• Hög risk för kontaminering (smuts, andra plaster) och suddiga färger (vanligtvis mörkbrun/grå vid blandning).

Alternativ 3: Skapa små solida objekt via PLA-formsprutning på skrivbordet

Bearbetad PLA kan också användas i små stationära formsprutningsmaskiner.

Behandla: Strimlad, noggrant torkad PLA matas in i en liten formsprutningsmaskin, som värmer upp och sprutar in den smälta plasten i en form under tryck.

Användningsområden: Lämplig för att producera flera kopior av små, solida delar (e.g., fästen, knoppar, höljen) där maximal hållfasthet inte är kritisk.

Fördelar: Kan producera ganska enhetliga delar med bra formar och korrekta inställningar.

Nackdelar: Skrivbordsformsprutor är dyra, liksom att skapa högkvalitativa formar, vilket också kräver skicklighet. Formkomplexiteten är ofta mer begränsad jämfört med 3D-utskrift.

Återvinning av PLA-avfall i industriell skala

Trots sitt biobaserade ursprung är storskalig, dedikerad återvinning av PLA från 3D-utskrifter ovanligt. Även om vissa PLA-typer är certifierade för industriell kompostering kräver detta tillgång till specialiserade anläggningar, och inte alla PLA är certifierade. Vanliga återvinningscentraler anser i allmänhet att insamling, sortering och rengöring av blandade, ofta förorenade, PLA-3D-utskrifter är för komplicerade och kostsamma för att vara genomförbara.

Stora utmaningar vid återanvändning av PLA

Att smälta och återanvända PLA medför vanligtvis betydande och ofta frustrerande problem. Dessa problem äventyrar nästan alltid slutproduktens kvalitet.

1.Minskad styrka och ökad sprödhet (termisk nedbrytning)

Som tidigare nämnts är termisk nedbrytning ett primärt hinder. Varje smältcykel försvagar PLA:s interna struktur. Följaktligen är återanvänd PLA nästan alltid mer spröd och mindre stark än nymaterial, vilket gör det olämpligt för hållbara delar, oavsett hur noggrant det är med en hemmainstallation.

2. Hög risk för kontaminering (smuts, färger, andra plaster)

Återvunnet PLA är mycket känsligt för olika former av kontaminering:

• Smuts och oljor: Damm, smuts från hantering eller hudoljor kan blandas med smält PLA, vilket orsakar defekter, munstycksstopp eller svaga punkter i slutprodukten.
• Blandade färger: Att kombinera olika PLA-färger resulterar vanligtvis i en grumlig, oförutsägbar nyans (e.g., brun, mörkgrå). Att uppnå ljusa, rena färger från blandade restmaterial är nästan omöjligt.
• Korsplastkontaminering: Oavsiktlig blandning med andra plaster (e.g., ABS, PETG) orsakar allvarliga problem på grund av olika smälttemperaturer och inkompatibilitet. Resultaten inkluderar klumpar, dålig bindning, överdriven ånga och potentiella skador på utrustningen.

3. Oförutsägbar kvalitet och prestanda hos återvunnet material

Materialnedbrytning och kontaminering kombineras för att producera mycket inkonsekvent återvunnet PLA.

• Fel på återvunnet filament: Återvunnet PLA-filament uppvisar ofta inkonsekvent diameter, icke-cirkulär form, överdriven sprödhet eller dåligt smältflöde. Dessa defekter orsakar direkt tryckproblem såsom munstycksstopp, under- eller överextrudering och dålig lagervidhäftning.
• Ökade utskriftsfel: Den otillförlitlighet som återvunnet PLA ger leder ofta till en högre andel misslyckade utskrifter. Detta kan omintetgöra potentiella materialbesparingar och leda till ökad frustration och avfall.

4. Ökade rökutsläpp och därmed sammanhängande säkerhetsrisker

All uppvärmning av PLA frigör vissa flyktiga organiska föreningar (VOC). Att värma upp nedbrutet eller förorenat PLA flera gånger kan förvärra mängden och typen av avgivna ångor.

• Brister i ventilationen: Otillräcklig ventilation under smältning gör att flyktiga organiska föreningar (VOC) kan koncentreras, vilket utgör potentiella hälsorisker vid inandning.
• Exponeringsrisker: Långvarig eller regelbunden exponering för dessa förhöjda ångnivåer, särskilt utan lämpligt andningsskydd, kan leda till irritation eller andra hälsoproblem.

5. Betydande investering: Tid, ansträngning och ekonomisk kostnad

Den tid, ansträngning och ekonomiska utgift som krävs för PLA-återvinning överväger ofta fördelarna för de flesta hobbyister.

• Betydande tidsåtgång: Hela processen i flera steg – rengöring, sortering, strimling, torkning och sedan noggrann extrudering eller gjutning – är extremt tidskrävande.
• Investering i utrustning: Kvalitetsförstörare, pålitliga filamentextrudrar och lämpliga filamenttorkar representerar en betydande kostnad och överstiger ofta kostnaden för många spolar av nytt PLA av god kvalitet. När man tar hänsyn till den lägre kvaliteten och den högre risken för misslyckade utskrifter som är förknippade med återvunnet PLA, är de faktiska kostnadsbesparingarna ofta minimala eller obefintliga.

6. Obligatorisk och tidskrävande PLA-torkning

PLA:s hygroskopiska natur innebär att det lätt absorberar fukt, vilket kräver noggrann och noggrann torkning innan man försöker smälta det. Torkningen introducerar ytterligare ett långt steg i återanvändningsprocessen. PLA-strimlor kräver vanligtvis flera timmars torkning vid en kontrollerad låg temperatur (cirka 40−50 ℃).Underlåtenhet att torka PLA ordentligt leder till betydande problem under smältningen, såsom bubblor och ånga, och accelererar materialnedbrytning, vilket allvarligt påverkar kvaliteten på det återanvända materialet.

Alternativ till smältning av PLA-avfall

Istället för att gå igenom den svåra processen att försöka smälta om PLA finns det ofta mer praktiska och kreativa saker du kan göra med dina PLA-rester och misslyckade utskrifter.

Kreativ återvinning:

Misslyckade tryck, stycken och stöd kan användas i konstprojekt, som mosaiker, eller som delar av skulpturer. Små rester kan användas som intressant fyllnadsmedel i hartsgjutningar eller för att skapa unika texturer i andra hantverk.

Sammanfogning av PLA-delar:

Du kan använda en 3D-printerpenna med PLA-filament för att "svetsa ihop" PLA-delar, laga sprickor i utskrifter eller kombinera mindre delar till större. Vissa lim för plast, som superlim (cyanoakrylat) som används med en plastprimer, eller speciella plastepoxier, kan också fungera bra för att limma ihop PLA-delar.

Specialiserade återvinningstjänster (om tillgängliga):

Dessa är inte vanliga, men vissa lokala verkstäder, makerspaces eller specialiserade företag kan erbjuda insamling och återvinning av PLA-avfall. Du kan se vad som finns tillgängligt i ditt område, men håll inte andan.

Industriell kompostering (för certifierad PLA):

Om din PLA har den särskilda beteckningen att den är lämplig för industriell kompostering (den uppfyller standarder som EN 13432 eller ASTM D6400) OCH du har tillgång till en industriell eller kommunal komposteringsanläggning i ditt område som accepterar dem, då är detta ett mer miljövänligt sätt att bli av med den. Men de flesta PLA-materialen komposteras inte i en vanlig hushållskompostbehållare.

Var smart med ditt PLA-avfall!

Även om det är möjligt att smälta PLA, är sanningen att det finns stora hinder. Materialförsämring, kvalitetsproblem och investeringar av tid och utrustning överväger i allmänhet fördelarna för den typiske hobbyisten. Istället för att ge sig in på komplicerad återvinning, gör ditt bästa för att minska ditt avfall genom att effektivisera dina utskrifter, kreativt uppgradera dina spill eller hitta lokal kompostering för certifierat PLA. Välj fungerande lösningar för dig framför de som lovar besvikelsefulla resultat.