Biofibre是一家總部位于德國慕尼黑，專(zhuān)門(mén)研發(fā)和生產(chǎn)生物基聚合物與復合物的廠(chǎng)商，它的產(chǎn)品應用廣泛，為各種產(chǎn)品應用和成型工藝提供量身定做的生物塑料，并在2020年擴大了生物塑料產(chǎn)能。
自創(chuàng )立起，Biofibre公司不斷尋找新的產(chǎn)品應用和合作伙伴，發(fā)展可持續業(yè)務(wù)。主要側重于生物基、可生物降解的天然纖維增強復合物。近期，一個(gè)名為 EcoSpacer 的項目榮獲“2019年生物基復合物創(chuàng )新獎”，該項目采用木纖維填充的可降解復合物Silva，用于分離混凝土板。
目前，Biofibre已與伊之密（德國）攜手合作。兩家公司都有相同的目標，即以對自然產(chǎn)生最小影響的方式實(shí)現可持續增長(cháng)。使用伊之密SpaceA工業(yè)3D打印機，實(shí)現節能減排和快速生產(chǎn)是他們關(guān)注的重點(diǎn)。與其它塑料增材制造和塑料成型工藝相比，SpaceA能以更簡(jiǎn)單、迅速和有競爭力的方式實(shí)現中小規模生產(chǎn)。
SpaceA 使用6軸機器人移動(dòng)其核心部件，即：螺桿擠出裝置。使用機器人系統，SpaceA擁有大型成形空間，可用來(lái)生產(chǎn)大型塑料部件。在 3D 打印中，使用螺桿擠出裝置的主要優(yōu)點(diǎn)是可用來(lái)加工傳統的塑料顆粒。與使用非常昂貴的絲材相比，它既可以降低成本，也兼容高填充和纖維增強型復合物。
SpaceA在配置傳送帶后，就是一套24小時(shí)連續生產(chǎn)的系統。整套系統的能耗水平達到0.8 kWh/kg，與其它成型加工能耗相比，能耗較低。此外，由于減少了對模具設計和制造的需求，使用 3D 打印技術(shù)也可以節約資源。同樣其與大型塑料成型機相比，生產(chǎn)3D 打印機所需的資源也較少。
伊之密SpaceA
因為測試的效果顯著(zhù)，推動(dòng)Biofiber和伊之密（德國）的合作關(guān)系取得了新發(fā)展。與其它可降解塑料相比，Silva S12900具有更大的工藝窗口。與其它纖維填充塑料相比，它具有良好的可打印性；與其它可降解塑料相比，其加工性能更加穩定，在加工過(guò)程不會(huì )出現明顯的快速降解現象。
Biofibre Silva可以打印出表面看起來(lái)像木質(zhì)或絲質(zhì)啞光面，其機械性能可與聚丙烯（PP）相媲美。Biofibre Silva為各種不同尺寸部件的設計提供了空間。
用Biofibre Silva SI2900制作的打印件側壁
通過(guò)這些初始打印樣品顯示的工藝和性能，Biofiber和伊之密（德國）團隊談?wù)摿似錆撛诘膽脙r(jià)值。其中一個(gè)應用是，打印一個(gè)扁平大尺寸的網(wǎng)狀結構，用這種網(wǎng)狀體來(lái)保護植物，防止受到小動(dòng)物侵害。
用Biofibre Silva SI2900打印的植物保護網(wǎng)
這種防護網(wǎng)，農莊通常用于保護新栽葡萄。防護網(wǎng)尺寸約700 mm x 400 mm，如果使用傳統塑料成型工藝，通常需要使用大型模具，配套大型成型主機。而使用SpaceA，只需更改CAD數據，就可以調整防護網(wǎng)尺寸，并立即生產(chǎn)。
眾所周知，生產(chǎn)這些大型網(wǎng)狀結構對于注塑成型來(lái)說(shuō)是一個(gè)相當大的挑戰。只有流動(dòng)性非常好，且不含填充材料的塑料才能充滿(mǎn)模具。與之對應，如果使用模壓成型，再進(jìn)行修整，整個(gè)生產(chǎn)流程又相當復雜，生產(chǎn)效率低。
尤其當原料是生物可降解塑料時(shí)，這兩種技術(shù)對于上述尺寸的防護網(wǎng)來(lái)說(shuō)都很難實(shí)現。生物可降解塑料既沒(méi)有機械剛度，也缺乏良好流動(dòng)性。對于注塑成型來(lái)說(shuō)，可降解塑料的流動(dòng)性就是其短板。另一方面，填料對于模壓成型來(lái)說(shuō)也存在明顯的局限性。整體而言，伊之密的SpaceA為這種葡萄防護網(wǎng)提供了良好的生產(chǎn)方案。
20%木質(zhì)纖維增強的Biofibre生物基復合物，提供了一種既有機械剛性，又能給防護網(wǎng)足夠柔韌性的組合。此外，通過(guò)加入天然纖維，還可以調整其生物降解性能，更好的保護環(huán)境。
在伊之密團隊調整打印工藝參數后，每3分鐘就能打印一個(gè)產(chǎn)品。為了模擬連續生產(chǎn)，直接在傳送帶上打印防護網(wǎng)。通過(guò)與葡萄酒農莊合作測試顯示，防護網(wǎng)生產(chǎn)便捷，量身定做的設計方案和生物復合材料良好的機械剛性，足以抵御家兔和野兔的侵害。
此外，在厚壁尺寸和高機械強度的家具上，伊之密在打印中使用了化學(xué)發(fā)泡工藝。使用化學(xué)發(fā)泡工藝，SpaceA生產(chǎn)的零件重量降低 40%，生產(chǎn)出具有高機械性能的輕質(zhì)零件。
因此，零件制造又多了一種輕量化手段。鑒于擠出頭的設計，可以使用發(fā)泡劑母粒，就像注塑使用的各種色母一樣，均勻的發(fā)泡熔體，造就一種獨特的外觀(guān)。
總之，通過(guò)這種植物保護網(wǎng)應用顯示，新的生物材料和創(chuàng )新機器技術(shù)的巧妙結合為零件設計開(kāi)辟了新的途徑。目前，在家具方面的合作也正在緊鑼密鼓地推進(jìn)。
繼10月亮相Fakuma后，伊之密（德國）攜SpaceA工業(yè)3D打印機再次登陸歐洲頂級技術(shù)展——formnext ，現場(chǎng)展出了多種制品。
大型SpaceA-2000-500-2H和小型SpaceA-900E-500-S分別在現場(chǎng)打印生物基花瓶和筆筒，吸引了大量關(guān)注尖端科技的人群目光。
作者：Nicolai Lammert博士，增材制造主管，伊之密（德國）有限公司，德國阿爾斯多夫；n.lammert@yizumi-germany.de
ChristophGlammert，Biofibre有限公司CEO，德國阿爾斯多夫；christoph.glammert@biofibre.de
J?rgD?rrstein，Biofibre有限公司研發(fā)主管，德國阿爾斯多夫；joerg.doerrstein@biofibre.de
