回收PLA耗材
当我们在33d.ch的车间里首次接触 recycled PLA filament 进行实验时，机器旁边放着半卷的标准PLA——一个问题摆在眼前：这些回收的材料真的适合日常使用，还是仅仅为了满足心理安慰？经过几次校准立方体、失败的夹子和一个相当变形的外壳后，很清楚：与传统PLA的差异比许多人想象的要小——但在日常使用中，这些差异决定了你的零件是否能承受，还是会在不恰当地时候断裂。研究表明，在相似的打印质量下，如果回收和能源使用得到了妥善管理，回收PLA可以显著降低环境影响和温室气体排放（ sciencedirect.com) ( ncbi.nlm.nih.gov).
在本文中，我们将总结33d.ch在回收PLA方面关注的重点：从基础知识、准备工作到打印机的分步设置——包括我们最初自己经历过的典型陷阱。目标用户是业余爱好者、学校和中小企业，他们希望以可接受的成本建立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太大妥协。
Quelle: 内部演示
回收PLA的基础知识和优点
在使用 recycled PLA filament 时，基本上需要关注两件事：第一，打印质量必须好——即清晰的打印图像、合理的尺寸精度和足够的使用耐用性。第二，你希望改善你的环境足迹，而无需担心每次打印都会堵塞喷嘴或出现易碎零件（ sciencedirect.com).
PLA本身是一种生物塑料，主要由玉米或甘蔗淀粉制成，与传统的石油基塑料相比，它的二氧化碳足迹可能更低——尤其是考虑到能源消耗和处置（ ijert.org) ( sciencedirect.com). 回收PLA（rPLA）是通过将生产废物、报废零件或使用过的PLA组件粉碎、再加工并重新挤出成耗材而产生的——通常是回收材料和新材料的混合，部分含有非常高的回收成分（ mdpi.com) ( filamentive.com).
多项研究表明， recycled PLA 在拉伸和弯曲强度方面，其机械性能通常仅略低于新PLA，有时甚至非常相似，只要材料没有被熔化太多次并且过程得到了良好的控制（ mdpi.com) ( sciencedirect.com) ( sciencedirect.com). Prusa或Filamentive等制造商报告称，他们的rPLA耗材在日常使用中与标准PLA一样易于打印，适用于原型、小玩意、外壳和日常用品（ prusa3d.com) ( filamentive.com).
关于环境效益：对PLA的生命周期分析表明，回收PLA比焚烧或填埋产生的温室气体排放量显著降低，因为材料和能源可以再次利用（ ncbi.nlm.nih.gov). 回收耗材制造商指出，考虑到生产和材料来源，与非回收耗材相比，二氧化碳减排量约为35%至50%以上（ filamentive.com).
如果你想总体上更可持续地打印，你可以 recycled PLA 与回收PETG（rPETG）、rPET或回收聚丙烯结合使用。这样，你就可以覆盖不同的温度范围和负载，同时仍然使用资源足迹减少的材料（ materially.eu) ( 3dtrcek.com) ( packagingeurope.com).
rPLA对比——大致指南
| 用途 | 标准PLA | 回收PLA | rPETG / rPET |
|---|---|---|---|
| 原型、装饰品 | 可打印性极佳 | 可打印性极佳 | 良好，稍有挑战 |
| 室内功能件 | 耐温性有限 | 相似，可能稍脆 | 坚固耐用得多 |
| 环境效益 | 优于ABS，但为新料 | 主要材料显著减少 | 主要材料减少，工艺复杂 |
在33d.ch的项目中，我们将rPLA用于需要定期更换零件或主要用于光学和轻度机械要求的场合——例如客户样品件、实验室支架或简单的传感器外壳。对于高负载的夹子和机械工程零件，我们通常会选择rPETG或工程塑料，但对于那些希望兼顾实用性和更可持续材料的场景，我们也会考虑rPLA。
准备和设置
在开始之前，做好充分准备是值得的：你需要一台FDM 3D打印机，其运动和挤出系统经过良好校准，最好带有加热打印床，并且放置在没有气流的位置（ lancashire.ac.uk). 对于 recycled PLA filament ，与标准PLA兼容的打印机类型相同，但耗材处理和冷却稍微更重要。许多rPLA耗材的喷嘴温度在190至220°C之间，加热床温度在40至60°C之间——具体数值请参阅数据表（ filamentive.com) ( prusament.com).
20毫米校准立方体和一个小型功能部件被证明是有效的测试对象，例如你以后真正使用的铰链或夹子（ printables.com) ( printables.com). 这样，你可以非常快速地看到尺寸精度、表面和层粘合是否合适。
为耗材提供干燥的储存环境是必须的：带干燥剂的密闭箱，最好带有湿度计。rPLA也会吸收水分，这会表现为气泡、粗糙的表面和糟糕的层粘合（ nice-cdn.com). 如果耗材在打印时“发出噼啪声”或挤出非常粗糙和多孔，那么进行一次干燥循环是值得的——通常在约50°C下进行几个小时（ nice-cdn.com) ( filamentive.com).
首次rPLA打印前快速检查
在我们车间，在第一次打印新的rPLA线圈之前，这个简短的检查非常有用：打印机稳定且无气流，打印床已调平且干净，切片软件中已加载可用的PLA配置文件，耗材干燥且无缠绕，测试模型和游标尺已准备好，并且你大致了解打印时间以及将消耗多少材料（ 3dbenchy.com) ( ncbi.nlm.nih.gov). 如果这些要点都已完成，那么第一次rPLA打印更有可能令人兴奋而不是令人沮丧。
在客户项目中，我们观察到典型的桌面 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。几个小时下来，很快就会累积 0.8 至 1.2 kWh（ snapmaker.com) ( solartechonline.com). 如果你一次打印多个较小的零件，而不是单独打印每个支架，你不仅可以节省时间，还可以节省能源。
分步：在日常使用中引入rPLA
Quelle: filamentive.com
步骤1：定义目标并选择测试零件。思考你想用 recycled PLA filament 涵盖哪些方面：装饰品、原型、外壳、低负载功能部件或重复的小批量生产（ printables.com) ( printables.com). 我们内部也经常使用3D Benchy或小型外壳，以便同时观察悬垂和桥接等典型问题区域（ 3dbenchy.com).
步骤2：创建标准PLA的参考打印。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）在已知的温度和风扇设置下打印两个测试零件（ filamentive.com). 记录喷嘴设定温度、床温、速度、风扇配置文件和回抽值——我们会在每个打印机旁边挂一个这样的“基本配置文件”，使其可见。之后，你可以直接将rPLA与之进行比较（ obico.io).
步骤3： recycled PLA filament 根据数据表进行设置。然后切换到rPLA，使用PLA配置文件，只调整温度——例如，对于Prusament PLA Recycled，喷嘴温度为200-215°C，打印床温度为50-60°C（ prusament.com) ( prusa3d.com). 许多制造商建议喷嘴设定温度与标准PLA相同或略高，因为rPLA根据混合成分的不同，熔化特性略有差异（ mdpi.com) ( sciencedirect.com). 我们通常从推荐范围的中间值开始，并仔细观察前两层。
步骤4：检查打印图像和尺寸精度。打印rPLA立方体后，用游标尺测量边缘，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：层清晰，没有明显的拉丝，角落像PLA参考件一样锐利（ 3dbenchy.com). 如果你看到细小的间隙或欠挤压，通常可以通过将温度提高5°C或进行轻微的流量校正来解决。
步骤5：测试层粘合和功能。对于铰链或夹子，就要看实际效果了：打开、弯曲、卡入。关于 recycled PLA 的研究表明，在可控回收的情况下，拉伸强度通常仅中度下降，并且接近新PLA（ mdpi.com) ( sciencedirect.com). 在实践中，这意味着：如果一个夹子在正常使用下不会立即沿着层断裂，而是在严重过载时才断裂，我们会为类似的零件使用rPLA。但如果夹子需要每天承受强烈的弯曲应力，我们会切换到 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耗材在翘曲方面的表现与优质PLA非常相似——也就是说，在适当的打印床温度和清晰的Z轴偏移设置下，几乎没有翘曲（ filament2print.com) ( spectrumfilaments.com). 在气味方面，我们在车间通常不会闻到与普通PLA有明显区别的气味，这与ABS或ASA相比是一个明显的舒适优势——但良好的通风仍然是必须的（ 3d-fabrik.at) ( filamentive.com).
步骤7：优化能耗和切片策略。关于FFF打印可持续性的研究表明，除了材料本身，打印时间、填充策略和电力来源尤其重要：更短的打印时间、集成的作业和优化的填充模式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 kWh，总计约0.8-1.2 kWh（ snapmaker.com). 如果你一次打印多个零件，而不是每个支架单独打印，你将节省时间和rPLA（ solartechonline.com) ( sciencedirect.com).
常见问题和解决方案
挤出不均匀是 recycled PLA filament: 的一个典型问题，表现为可见的线条、薄弱点、填充中的间隙。这通常是由于耗材直径波动或材料中存在水分（ filamentive.com). 良好的制造商（具有记录的直径公差）、干燥的储存条件以及略高的喷嘴温度，在许多情况下可以解决打印图像中的问题（ filamentive.com) ( mdpi.com).
第二个让我们一开始感到烦恼的问题是：某些批次的rPLA会导致喷嘴堵塞。在关于 recyceltem PLA 的研究中，有人描述了在某些情况下出现了堵塞，而同时有新PLA的对照样品则运行顺畅（ sciencedirect.com) ( researchgate.net). 我们的实践解决方案：易于清洁的hotend，定期的“冷拔”，以及在顽固的情况下，果断切换——换另一卷、另一批、另一制造商。
我们遇到的第三个问题主要出现在功能零件上：长时间使用或在较低温度下出现脆性断裂。PLA通常在频繁加热或老化严重时会失去韧性（ ncbi.nlm.nih.gov) ( sciencedirect.com). 研究表明，反复回收的PLA在冲击韧性方面有所下降，而拉伸强度在工艺良好的情况下通常保持在可接受的范围内（ mdpi.com) ( sciencedirect.com). 这对我们来说意味着：rPLA更适合承受中度负载的零件和原型，而不是安全相关零件或具有恒定振动的弹簧机构。
我们车间的一个真实例子：一位客户希望用rPLA制作电缆链的强力夹子，因为该材料在生态上非常适合项目。第一次打印看起来很棒，但在卡入时，有些零件沿着层断裂了。我们随后提高了喷嘴温度，增加了层壁数，并略微圆化了几何形状——这使得夹子变得更加坚固（ 3dbenchy.com) ( ncbi.nlm.nih.gov). 然而，对于最终用于永久负载的夹子，我们最终切换到了 rPETG ——rPLA仍用于项目中的原型和光学零件（ 3dtrcek.com).
变体和定制
Quelle: filament.ch
如果你的rPLA配置文件调整好了，你可以逐步扩展你的可持续设置。一个显而易见的方向是使用其他“绿色”耗材，例如回收PETG，它来自明确的回收流，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料的使用相结合——如果回收和生产过程透明地记录下来（ materially.eu).
回收的PP或PE基耗材也颇具吸引力，研究机构和公司正在积极研究如何将包装废物转化为可打印耗材（ packagingeurope.com) ( materialdistrict.com). 像弗劳恩霍夫IFAM与高等院校的合作等项目表明，如果分拣和再加工过程顺畅，优质的3D打印产品可以从家庭包装中产生（ fraunhofer.de). 在实践中，我们经常发现这类耗材仍然更具实验性——如今，我们在日常使用中更频繁地使用rPLA和rPETG。
线轴也有可调整的空间：rPLA制造商使用纸芯或完全由回收、部分FSC认证材料制成的纸质线轴（ spectrumfilaments.com) ( formfutura.com) ( filamentive.com). Prusament在其PLA Recycled产品中结合了纸芯和由回收聚碳酸酯制成的轻质侧壁（ prusa3d.com) ( prusa3d.com). 在33d.ch，我们始终坚持对空线轴进行分类——纸质线轴进入废纸回收，或被重新利用于支架和缠绕项目，坚固的塑料线轴在机械完好的情况下我们会内部继续使用。
如果你想更进一步，你可以自己粉碎废打印件和剩余零件，然后重新挤出。台式粉碎机如Felfil Shredder+可以将旧的打印件转化为颗粒（ felfil.com). 3devo, ProtoCycler 或 Recyclebot 等系统将粉碎和挤出结合起来，生产新耗材（ 3devo.com) ( redetec.com) ( wikipedia.org). 在投入之前，我们建议阅读用户评价和指南——可重复获得良好质量的耗材比乍一看更具挑战性（ filamentive.com) ( arxiv.org).
Quelle: YouTube
推荐视频：这个YouTube视频以实践的方式展示了具体的rPLA耗材在打印中的表现，包括表面细节拍摄和有意义的初始设置。
常见问题和总结：关于回收PLA
Quelle: digitmakers.ca
问题1：回收PLA与普通PLA相比强度如何？
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处于同一量级，冲击韧性有时稍低（
mdpi.com) (
sciencedirect.com).
在我们的车间，我们主要在非常薄或高负载的夹子中注意到差异——对于外壳、支架和样品件，rPLA在大多数情况下都能良好地适用。
问题2：rPLA特别适合哪些应用——哪些不适合？
rPLA在原型、装饰品、室内外壳和低负载功能件方面表现良好（
filamentive.com) (
spectrumfilaments.com).
与标准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负载的零件，例如弹簧机构或阳光直射的外部零件（
prusament.com) (
filament2print.com).
在这里，我们更倾向于使用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，在阴凉、干燥、避光的环境中储存。制造商建议使用带干燥剂的密闭箱，尤其对于纸质线轴（
nice-cdn.com) (
filamentive.com) (
formfutura.com).
如果耗材发出明显“噼啪声”或打印时非常粗糙，通常通过在约50°C下进行一次干燥运行即可解决——这在33d.ch已经挽救了几个看似“不好”的线轴。
问题4：对于业余爱好者、学校或中小企业来说，自制耗材回收机是否值得？
3devo, ProtoCycler 或 Recyclebot 等系统表明，从技术上来说，将废打印件重新加工成耗材是可能的（
3devo.com) (
redetec.com) (
wikipedia.org).
然而，在实践中，我们发现持续的质量、精确的直径和可重复的特性需要大量的专业知识和维护（
arxiv.org) (
filamentive.com).
问题5：其生态效益到底有多大？
生命周期分析表明，与焚烧或填埋相比，PLA回收产生的温室气体排放量显著降低（
ncbi.nlm.nih.gov) (
sciencedirect.com).
制造商表示，转向使用回收耗材，二氧化碳排放量可节省约三分之一或更多（
filamentive.com).
结合短打印时间、合理的填充策略，以及（如果可能）可再生能源，其在日常应用中的效果会更加明显（
ncbi.nlm.nih.gov) (
mdpi.com).
微总结：你可以从rPLA中获得什么
- 将rPLA用于原型、外壳和低负载功能件——在此类应用中，质量和可持续性的平衡尤为重要。
- 准备一个清晰的PLA参考配置文件，并通过测试立方体和功能性部件系统地引入rPLA。
- 在干燥、储存和温度调整上投入一些时间——这可以避免80%的典型问题。
- 当你需要更高的温度或更高的韧性时，将rPLA与rPETG或其他回收耗材结合使用。
- 想要实现最大的可持续性效应，需要材料选择、打印策略和电力来源的协同作用。
Quelle: YouTube
推荐视频：本视频生动地展示了如何将废打印件回收成新耗材——包括在设置自己的回收系统时需要注意的陷阱。
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