回收PLA丝
当我们在33d.ch工作室第一次使用 recycled PLA filament 进行实验时，机器旁边放着半卷标准PLA——于是大家就有了疑问：这种回收的材料真的适合日常使用，还是仅仅为了给自己一个心理安慰？经过几个校准方块、一些失败的卡扣和一个相当变形的外壳后，一切都清楚了：与经典PLA的差异比很多人想象的要小——但正是这些差异决定了你的部件在日常使用中是否能承受住，或者在不合适的时候破裂。研究表明，在打印质量相似的情况下，如果回收和能源投入组织得当，回收PLA可以显著降低对环境的影响和温室气体排放（sciencedirect.com) (ncbi.nlm.nih.gov).
在这篇文章中，我们总结了33d.ch在回收PLA方面需要注意的事项：从基础知识到打印机的逐步设置——包括我们自己一开始遇到的典型陷阱。目标受众是DIY爱好者、学校和中小企业，他们希望以合理的成本构建一个明显更可持续的3D打印设置，而不会在打印质量上做出巨大妥协。
来源: 我们自己的图示
回收PLA的基础与优势
在使用 recycled PLA filament 时，实际上有两件事需要考虑：第一，打印质量必须合适——即干净的打印表面、合理的尺寸精度和足够耐用的性能以适应你的应用。第二，你想改善你的生态足迹，而无需在每次打印时担心喷嘴堵塞或材料变脆（ (sciencedirect.com).
PLA本身是一种生物塑料，通常由玉米或甘蔗淀粉制成，与传统的石油基塑料相比，其二氧化碳排放量可能更低——尤其是在考虑能源消耗和处置的情况下（ (ijert.org) (sciencedirect.com). 回收PLA（rPLA）的产生过程是：将生产废料、打印失败品或用过的PLA部件粉碎、处理并再次挤出成丝——通常是回收材料和新材料的混合物，有时回收成分比例很高（ (mdpi.com) (filamentive.com).
多项研究表明， recycled PLA 在拉伸和弯曲强度方面，其机械性能通常只比新PLA略差，有时非常相似，只要材料没有被反复熔化，并且工艺控制得当（ (mdpi.com) (sciencedirect.com) (sciencedirect.com). Prusa或Filamentive等制造商报告称，他们的rPLA丝在日常使用中与标准PLA一样易于打印，适用于原型、小工具、外壳和日常物品（ (prusa3d.com) (filamentive.com).
关于生态效益：PLA的生命周期分析显示，PLA的回收比燃烧或填埋产生的温室气体排放量要少得多，因为材料和能源被再次利用（ (ncbi.nlm.nih.gov). 回收丝制造商表示，考虑到生产和材料来源，与非回收丝相比，二氧化碳排放量可减少约35%至50%以上（ (filamentive.com).
如果你想总体上更可持续地打印，你可以将 recycled PLA 与回收PETG（rPETG）、rPET或回收聚丙烯结合使用。这样，你可以涵盖不同的温度范围和负载，同时仍然使用资源足迹更少的材料（ (materially.eu) (3dtrcek.com) (packagingeurope.com).
rPLA对比——粗略参考
| 用途 | 标准PLA | 回收PLA | rPETG / rPET |
|---|---|---|---|
| 原型，装饰品 | 非常容易打印 | 非常容易打印 | 容易，稍显麻烦 |
| 室内功能零件 | 耐温性有限 | 相似，可能稍脆 | 明显更坚固耐用 |
| 生态效益 | 优于ABS，但为新材料 | 原生材料显著减少 | 原生材料减少，工艺复杂 |
在我们33d.ch的项目中，我们将rPLA用于需要定期更换零件或主要具有光学和轻微机械要求的场合——例如客户样品件、实验室支架或传感器简单外壳。对于承受高应力的卡扣和机械工程部件，我们经常选择rPETG或工程塑料，但我们仍然有意识地考虑rPLA是否适用于那些可以达到“最佳点”——即兼顾日常可用性和更可持续材料的部件。
准备与设置
在开始之前，一个稳定的基础很重要：你需要一台FDM 3D打印机，其运动和挤出系统经过良好校准，最好带有加热打印平台，并安装在没有气流干扰的地方（ (lancashire.ac.uk). 对于 recycled PLA filament ，与标准PLA适用于相同的打印机类型，但耗材处理和冷却稍显重要。许多rPLA丝的喷嘴温度在190至220°C之间，加热床温度在40至60°C之间——具体数值请查阅数据手册（ (filamentive.com) (prusament.com).
作为测试对象，一个20毫米的校准方块和一个小功能部件（例如，你以后真正会使用的铰链或卡扣）已被证明是有效的（ (printables.com) (printables.com). 这样你就能很快看到尺寸精度、表面和层粘合是否合适。
为耗材提供干燥的储存空间是必须的：带干燥剂的封闭箱，最好带有湿度计。rPLA也会吸收水分，这会表现为气泡、粗糙的表面和不良的层粘合（ (nice-cdn.com). 如果在打印过程中耗材“发出噼啪声”或挤出非常暗淡且多孔，进行一次干燥循环是值得的——通常在50°C下烘烤几小时（ (nice-cdn.com) (filamentive.com).
第一次rPLA打印前的快速检查
在我们工作室，在用新的rPLA卷材进行第一次打印之前，这个简短的检查一直很有效：打印机稳定且无气流干扰，打印平台已调平且干净，切片软件中已设置一个有效的PLA配置文件，耗材干燥且没有缠绕，测试模型和游标卡尺已准备就绪，并且你大概知道打印将持续多久以及消耗多少材料（ (3dbenchy.com) (ncbi.nlm.nih.gov). 如果这些点都已勾选，那么第一次rPLA打印很有可能令人兴奋而不是沮丧。
在客户项目中，我们发现典型的桌面FDM打印机在运行期间的功耗约为100至150瓦，具体取决于设备和温度。运行数小时后，会迅速累积0.8至1.2千瓦时（ (snapmaker.com) (solartechonline.com). 如果你一次打印多个小零件，而不是单独打印每个支架，你不仅节省了时间，还节省了能源。
分步：在日常中使用rPLA
来源: filamentive.com
步骤1：定义目标并选择测试部件。考虑你想用 recycled PLA filament 覆盖什么：装饰品、原型、外壳、轻度负载的功能部件或重复生产的小批量（ (filamentive.com). 为此，取一个20毫米的校准方块以检查尺寸精度，以及一个铰链或卡扣，它会被卡住——这样你就能立即感受到层粘合（ (printables.com) (printables.com). 我们内部喜欢使用3D Benchy或小的外壳，以便同时观察悬垂和桥接等典型问题区域（ (3dbenchy.com).
步骤2：使用标准PLA创建参考打印。首先使用你熟悉的PLA配置文件（例如，0.2毫米层高，3层壁，15-30%填充）以已知的温度和风扇设置打印两个测试部件（ (filamentive.com). 记录喷嘴目标温度、打印床温度、速度、风扇配置文件和回抽值——我们在那里有一个“基本配置文件”，对每个打印机可见地挂在墙上。之后，你可以直接将rPLA与之进行比较（ (obico.io).
步骤3： recycled PLA filament 根据数据手册进行设置。然后切换到rPLA，复制PLA配置文件，只调整温度——例如，Prusament PLA Recycled的喷嘴温度为200-215°C，打印床温度为50-60°C（ (prusament.com) (prusa3d.com). 许多制造商建议使用与标准PLA相同或稍高的喷嘴目标温度，因为rPLA根据混合物的不同，熔化方式略有不同（ (mdpi.com) (sciencedirect.com). 我们通常从推荐范围的中间值开始，并特别关注前两层。
步骤4：检查打印表面和尺寸精度。打印rPLA方块后，用游标卡尺测量边缘，并与20毫米进行比较——对于许多桌面打印机来说，±0.1-0.2毫米的偏差是正常的（ (printables.com). 在光线下检查侧面：层是否干净，没有明显的拉丝，边缘是否像PLA参考一样锐利（ (3dbenchy.com). 如果你看到细小的缝隙或欠挤，通常可以通过温度+5°C或轻微的流量校正来解决。
步骤5：测试层粘合和功能。对于铰链或卡扣，就要进入实际操作了：打开、弯曲、卡住。关于 recycled PLA 的研究表明，在受控回收的情况下，拉伸强度通常只略有下降，并且接近新PLA（ (mdpi.com) (sciencedirect.com). 在实践中，这意味着：如果一个卡扣在正常使用中不会立即沿着层断裂，而是在严重过载时才会断裂，那么我们就将rPLA用于类似部件。然而，如果卡扣每天都要承受强烈的弯曲应力，我们就换成 PETG 或rPETG（ (3dtrcek.com).
步骤6：比较翘曲、气味和表面。在打印开始时，注意角落是否翘起或第一层是否粘附不均匀。许多rPLA丝在翘曲方面与优质PLA非常相似——也就是说，在打印床温度合适和Z偏移设置正确的情况下，几乎没有翘曲（ (filament2print.com) (spectrumfilaments.com). 在气味方面，我们在工作室通常感觉与普通PLA没有明显差异，与ABS或ASA相比，这是一个明显的舒适优势——但良好的通风仍然是必需的（ (3d-fabrik.at) (filamentive.com).
步骤7：优化功耗和切片策略。关于FFF打印可持续性的研究表明，除了材料之外，打印时间、填充策略和电力组合是决定性因素：更短的打印时间、集中的作业和优化的填充图案可以节省能源和材料（ (mdpi.com) (ncbi.nlm.nih.gov). 一个8小时的打印，每小时约0.1-0.15千瓦时，大致为0.8-1.2千瓦时（ (snapmaker.com). 如果你对模型进行设计和切片，使其不会比必需的更厚重，你就能同时节省电力和rPLA（ (solartechonline.com) (sciencedirect.com).
常见问题与解决方案
挤出不均匀是 recycled PLA filament 的经典问题之一：可见的线条、薄弱点、填充中的空隙。这通常是由于耗材直径波动或材料中含有水分造成的（ (filamentive.com). 结合优质的制造商（具有已记录的直径公差）、干燥的储存和稍高的喷嘴温度，在许多情况下可以解决打印质量问题（ (filamentive.com) (mdpi.com).
另一个让我们一开始感到烦恼的问题是：某些批次的rPLA导致喷嘴堵塞。在关于 recyceltem PLA 的研究中，有人描述在个别情况下出现了堵塞，而使用新PLA的对照样品则顺利通过（ (sciencedirect.com) (researchgate.net). 我们的实践解决方案：易于清洁的加热端，定期的“冷拔”，以及在顽固的情况下，果断地更换——换一个卷材、一个批次、一个制造商。
第三个问题我们主要在功能部件中看到：长时间使用后或在较低温度下出现脆性断裂。PLA通常会在反复加热或明显老化后失去韧性（ (ncbi.nlm.nih.gov) (sciencedirect.com). 研究表明，反复回收的PLA的冲击强度会下降，而在良好的工艺流程下，拉伸强度通常保持在可接受的范围内（ (mdpi.com) (sciencedirect.com). 这意味着：rPLA更适用于中度负载的部件和原型，而不适用于安全相关部件或具有持续振动的弹簧机构。
我们工作室的一个真实案例：一位客户希望使用rPLA制作用于电缆链的坚固卡扣，因为该材料在环保方面与项目非常契合。第一次打印看起来很棒，但在卡入时，一些部件沿着层断裂了。然后我们提高了喷嘴温度，增加了层数，并稍微圆化了几何形状——这使得卡扣更加坚固（ (3dbenchy.com) (ncbi.nlm.nih.gov). 对于最终的、永久承受负载的卡扣，我们最终还是换成了 rPETG ——rPLA仍然用于项目中的原型和光学部件（ (3dtrcek.com).
变体与定制
来源: filament.ch
当你的rPLA配置文件设置好后，你可以逐步扩展你的可持续设置。一个显而易见的方向是其他“绿色”耗材，例如回收PETG，它来自特定的回收流，适用于更高的温度和更强的负载（ (3dtrcek.com) (formfutura.com). 这些材料将坚固的性能与减少原生原材料的使用相结合——如果回收和生产过程有透明的记录（ (materially.eu).
回收PP或PE基耗材也很有趣，研究机构和公司正在积极地将包装废料转化为可打印耗材（ (packagingeurope.com) (materialdistrict.com). 诸如弗劳恩霍夫IFAM与大学的合作项目表明，如果分类和处理过程良好，可以从家庭包装中生产高质量的3D打印产品（ (fraunhofer.de). 然而，在实践中，我们发现这些耗材仍然偏向实验性——在日常使用中，我们现在更常使用rPLA和rPETG。
线轴（spool）方面也有改进空间：rPLA制造商使用纸板芯或完全由回收材料（部分为FSC认证材料）制成的纸板线轴（ (spectrumfilaments.com) (formfutura.com) (filamentive.com). Prusament在PLA Recycled中结合使用了纸板芯和由回收聚碳酸酯制成的轻质侧板（ (prusa3d.com) (prusa3d.com). 在33d.ch，我们会系统地对空线轴进行分类——纸板芯会被回收或用于制作支架和绕线项目，坚固的塑料线轴只要机械状况完好，我们就会在内部继续使用。
如果你想更进一步，你可以自己粉碎失败的打印品和剩余碎片并重新挤出。桌面破碎机（例如Felfil Shredder+）可以将旧打印品变成颗粒（ (felfil.com). 3devo、ProtoCycler或Recyclebot等系统将粉碎和挤出结合起来，生成新耗材（ (3devo.com) (redetec.com) (wikipedia.org). 在你投资之前，我们建议你阅读用户报告和指南——稳定生产优质耗材比表面看起来要困难得多（ (filamentive.com) (arxiv.org).
来源: YouTube
推荐视频：这个YouTube视频实践性地展示了一个具体的rPLA耗材在打印中的表现，包含表面细节和有用的初始设置。
常见问题与结论：关于回收PLA
来源: digitmakers.ca
问题1：与普通PLA相比，回收PLA的强度如何？
实验室研究表明，
recyceltes PLA
在受控回收的情况下，其拉伸强度和刚度通常与新PLA在同一量级，冲击强度有时略低（ (mdpi.com) (sciencedirect.com). 在我们工作室，我们主要在非常薄或承受高应力的卡扣上感受到差异——对于外壳、支架和样品件，rPLA在大多数情况下都可以毫无问题地使用。
问题2：rPLA特别适用于哪些应用——哪些不适用？
rPLA在原型、装饰品、室内外壳和轻度负载的功能部件方面效果非常好（ (filamentive.com) (spectrumfilaments.com). 像标准PLA一样，它不太适用于环境温度高于约50-60°C的部件，或承受高冲击和持续弯曲应力的部件，例如弹簧机构或暴露在阳光直射下的外部部件（ (prusament.com) (filament2print.com). 在这些情况下，我们更喜欢使用rPETG或工程塑料（ (3dtrcek.com).
问题3：如何正确储存回收PLA？
rPLA应与普通PLA一样，储存在阴凉、干燥、避光的地方。制造商建议使用带干燥剂的封闭箱，尤其对于纸板卷轴（ (nice-cdn.com) (filamentive.com) (formfutura.com). 如果耗材发出响亮“噼啪声”或打印表面非常粗糙，通常可以通过在约50°C下干燥一次来解决——这在我们33d.ch已经挽救了好几卷据称“不好”的卷材。
问题4：自己制造的耗材回收器对DIY爱好者、学校或中小企业来说是否值得？
3devo、ProtoCycler或Recyclebot等系统表明，将失败的打印品重新加工成耗材在技术上是可行的（ (3devo.com) (redetec.com) (wikipedia.org). 然而，在实践中，我们发现稳定的质量、精确的直径和可重复的性能需要大量的专业知识和维护（ (arxiv.org) (filamentive.com). 对于大多数学校和中小企业来说，在投资自己的回收设备之前，最好先从优质的rPLA和rPETG耗材开始，并尽量减少浪费。
问题5：其生态优势到底有多大？
生命周期分析表明，与燃烧或填埋相比，PLA的回收产生的温室气体排放量要少得多（ (ncbi.nlm.nih.gov) (sciencedirect.com). 制造商表示，转向使用回收耗材，二氧化碳排放量可以节省约三分之一以上（ (filamentive.com). 结合短打印时间、合理的填充策略以及（在可能的情况下）可再生能源，这种效果在日常使用中会更加明显（ (ncbi.nlm.nih.gov) (mdpi.com).
迷你结论：你可以从rPLA中获得什么
- 将rPLA用于原型、外壳和轻度负载的功能部件——在这里，质量和可持续性的比例特别合适。
- 准备一个干净的PLA参考配置文件，并系统地使用测试方块和功能部件来引入rPLA。
- 花一点时间进行干燥、储存和温度调整——这可以防止80%的典型问题。
- 如果你需要更高的温度或更好的韧性，请将rPLA与rPETG或其他回收耗材结合使用。
- 当你选择材料、打印策略和电力组合都合适时，可持续性的最大效应就能实现。
来源: YouTube
推荐视频：这个视频直观地展示了如何将失败的打印品回收成新耗材——包括你自己在建立回收系统时需要注意的陷阱。