弗勞恩霍夫?qū)�包裝廢棄物回收制成 3D 打印材料，純度達(dá)到 99.8% 以上

2025年4月2日，南極熊獲悉，德國(guó)弗勞恩霍夫制造技術(shù)與先進(jìn)材料研究所(IFAM) 與不來(lái)梅應(yīng)用技術(shù)大學(xué)合作，將包裝廢棄物回收轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量的 3D 打印產(chǎn)品，材料純度水平達(dá)到 99.8% 以上。

據(jù)弗勞恩霍夫稱(chēng)，德國(guó)每年約有 560 萬(wàn)公噸塑料包裝在僅使用一次后就被當(dāng)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(shù)量正在增加，在過(guò)去 30 年里，德國(guó)的塑料垃圾數(shù)量增長(zhǎng)了約三倍。包裝垃圾是造成這一現(xiàn)象的主要原因。1994 年，德國(guó)家庭產(chǎn)生了 210 萬(wàn)噸塑料垃圾，到 2023 年，這一數(shù)字上升到 560 萬(wàn)噸。這使得找到回收這些一次性產(chǎn)品的方法變得更加重要，其中大部分產(chǎn)品都以原油為基礎(chǔ)。

不來(lái)梅應(yīng)用技術(shù)大學(xué) (HSB) 可持續(xù)能源系統(tǒng)和資源效率教授 Silke Eckardt 博士說(shuō)：“回收消費(fèi)后廢物比回收工業(yè)生產(chǎn)中遺留的塑料殘?jiān)�要困難得多。畢竟，這些材料不僅高度異質(zhì)，而且通常也很臟。為了完成生產(chǎn)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(yīng)用于增材制造。

弗勞恩霍夫 IFAM 復(fù)合材料技術(shù)工作組項(xiàng)目經(jīng)理 Dirk Godlinski 博士說(shuō)：“由于這些廢料要被回收用于 3D 打印，因此它必須滿(mǎn)足純度、形狀和尺寸等方面的非常嚴(yán)格的要求。”

為此，HSB 和Fraunhofer IFAM 進(jìn)行的一項(xiàng)可行性研究中使用了包裝廢棄物分揀廠(chǎng)產(chǎn)出的聚丙烯。

為了確保足夠的純度，Eckardt 和她的團(tuán)隊(duì)對(duì)分選廠(chǎng)的產(chǎn)出物進(jìn)行了進(jìn)一步處理：在大學(xué)循環(huán)經(jīng)濟(jì)實(shí)驗(yàn)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(lái)。該團(tuán)隊(duì)使用近紅外技術(shù)識(shí)別殘留的外來(lái)塑料，隨后將其去除。之后，研究人員再次將材料研磨，直到達(dá)到復(fù)合所需的顆粒大小，然后干燥。這種方法實(shí)現(xiàn)了超過(guò) 99.8% 的純度。

Godlinski說(shuō)：“在這個(gè)項(xiàng)目中，我們利用準(zhǔn)備好的廢料生產(chǎn)出了均質(zhì)聚丙烯。這是一種用途廣泛的塑料，耐用、抗破碎，而且相對(duì)柔韌。”

這位研究科學(xué)家和他的團(tuán)隊(duì)生產(chǎn)出了一種固體塑料線(xiàn)。首先，他們?cè)诟�勞恩霍�?IFAM的工業(yè)擠出機(jī)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(jī)螺桿幾何形狀進(jìn)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(zhuān)業(yè)技能在于精確調(diào)整生產(chǎn)過(guò)程中的各種機(jī)械螺絲、溫度、壓力和速度，以便最終產(chǎn)品是均質(zhì)聚丙烯�！崩�如，為了在 3D 打印中進(jìn)行進(jìn)一步加工，線(xiàn)材必須是圓形的，并且整個(gè)長(zhǎng)度的直徑一致，表面光滑。

研究人員所開(kāi)發(fā)的灰色塑料線(xiàn)大約兩毫米厚，可以直接用作商用 3D 打印機(jī)的細(xì)絲。到目前為止，戈德林斯基和他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)成功打印了他們的第一批組件，包括蓋子。

這標(biāo)志著 HSB 和Fraunhofer IFAM 可行性研究的結(jié)束。研究人員目前正在優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程。后續(xù)項(xiàng)目的想法已經(jīng)浮出水面。Godlinski指出，塑料可以進(jìn)一步精煉，例如，通過(guò)在復(fù)合過(guò)程中引入玻璃纖維等添加劑。這使得生產(chǎn)甚至非常高質(zhì)量的組件成為可能，用于航空和汽車(chē)工業(yè)等領(lǐng)域。

法律規(guī)定也推動(dòng)了對(duì)再生材料的需求增加：根據(jù)歐盟包裝和包裝廢棄物法規(guī) (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(lèi)型和產(chǎn)品（不包括醫(yī)療器械和藥品）。2035 年的要求是再生材料占 25% 至 65%。

Eckardt 說(shuō)：“增加對(duì)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(huán)經(jīng)濟(jì)變得越來(lái)越重要�！�

Godlinski 表示同意：“我們?cè)倮�用和回收的廢物越多，我們就能節(jié)省越多的能源和資源�！�