生物聚合物用于3D打印大型船用護舷結(jié)構(gòu)

2020年5月18日，南極熊獲悉，由歐盟資助的SeaBioComp項目正在使用3D打印生產(chǎn)一種在船舶停泊和引導(dǎo)時用于保護船體結(jié)構(gòu)的護舷，希望驗證3D打印生物聚合物大規(guī)模工業(yè)化使用的可能性。

為了在護舷結(jié)構(gòu)中替代熱帶木材和合成塑料，該團隊探索了兩種材料的使用，即可回收的含有玻璃纖維增強材料（rPETG-GF30）的PETG和熱塑性淀粉聚合物（TSP）。

傳統(tǒng)護舷的停泊結(jié)構(gòu)，圖片來源：De Klerk Waterbouw。

項目成員De Klerk Waterbouw是船用產(chǎn)品安裝專家，他概述了該組件的設(shè)計要求。這包括一個400毫米的寬度，可以滑入輔助結(jié)構(gòu)的底座，一個可以用材料填充的開放式空腔，以提高抗沖擊性和能量吸收。

CEAD的CFAM 3D打印機，圖片由CEAD公司提供。

荷蘭復(fù)合材料生產(chǎn)公司Poly Products使用CEAD公司的大型3D打印機打印出了一個由TPS和PLA組合而成的護舷結(jié)構(gòu)樣品單元。該結(jié)構(gòu)經(jīng)過了樸茨茅斯大學(xué)的材料測試和De Klerk Waterbouw公司的機械測試，結(jié)果顯示效果良好。下一步是進一步優(yōu)化設(shè)計、材料和生產(chǎn)工藝，然后再制作出完整的擋泥板。

由TSP-PLA混合生物塑料制成的3D打印護舷結(jié)構(gòu)原型，圖片由SeaBioComp公司提供。

樸茨茅斯大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的材料測試和De Klerk Waterbouw公司的機械測試結(jié)果顯示出非常有希望，進一步優(yōu)化設(shè)計、材料和生產(chǎn)，可能會導(dǎo)致未來的全面生產(chǎn)。未來將安裝一個全尺寸的3D打印護舷結(jié)構(gòu)，以測試該結(jié)構(gòu)在現(xiàn)場的性能。

正如我們在關(guān)于TSP的故事中所討論的那樣，這些材料在室溫下很難加工，而且很脆。TSPs由淀粉本身（相對于從淀粉中提取的乳酸，如PLA）制成，通常與其他增塑劑混合。在這種情況下，TSP與聚乳酸混合，聚乳酸本身就有生態(tài)問題，但如果能夠可持續(xù)地種植和收獲，它比石化聚合物更有希望。

由于化工公司投資于化石燃料塑料（除了生物聚合物之外），部分是為了對沖全球向可再生能源轉(zhuǎn)型（這也有其自身的生態(tài)問題）的賭注，因此有必要證明生物聚合物在大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用中的可行性。為此，新加坡科技與設(shè)計大學(xué)的研究人員3D打印了一種由甲殼素和纖維素制成的完全可生物降解的風(fēng)力發(fā)電機葉片。

如果我們能夠向世界展示像TSPs這樣的生物聚合物可以用來替代傳統(tǒng)的石油塑料，那么我們就有可能在依靠更多的可持續(xù)發(fā)展資源的同時，保持后工業(yè)社會的一些特征。然而，我們還有很長的路要走。SeaBioComp項目是展示生物塑料3D打印應(yīng)用的一小步，但也是重要的一步。

編譯自：3dprint