這家獲獎(jiǎng)的3D打印耗材企業(yè)如何玩轉(zhuǎn)廢棄物回收料？

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最近，一家西班牙的公司Smart Materials 3D憑借其SMARTFIL ECO系列材料，獲得了2025年Formnext可持續(xù)發(fā)展獎(jiǎng)的提名。

這家公司專注于將農(nóng)業(yè)工業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)化為高性能3D打印材料，其創(chuàng)新不僅體現(xiàn)在材料本身，更在于建立了完整的循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式。

從廢棄物轉(zhuǎn)化成資源

Smart Materials 3D扎根在西班牙的哈恩省。

它有超過(guò)63萬(wàn)公頃的橄欖樹(shù)，是西班牙近一半橄欖油的產(chǎn)地。

這帶來(lái)一個(gè)副產(chǎn)品：

每年數(shù)十萬(wàn)噸堆積如山的橄欖核。

橄欖核這種硬質(zhì)、生物質(zhì)的廢棄物，如果不進(jìn)行處理，通常只能被丟棄或作為便宜燃料燒掉。

在傳統(tǒng)處理方式中，這些廢棄物不僅未能發(fā)揮價(jià)值，燃燒過(guò)程還會(huì)產(chǎn)生額外的碳排放。

核心技術(shù)：微粉化與復(fù)合工藝

Smart Materials 3D的思路是：

先對(duì)橄欖核進(jìn)行干燥、微粉末化（micronize），然后與 PLA 進(jìn)行復(fù)合。

這個(gè)過(guò)程至關(guān)重要，因?yàn)樵贔DM打印中，復(fù)合材料的顆粒尺寸和分布均勻性直接決定了線材擠出和打印過(guò)程中的穩(wěn)定性以及最終部件的力學(xué)性能和表面質(zhì)量。

第一步首先是干燥和微粉末化。

像橄欖核這種全都是生物質(zhì)材料，天生具有強(qiáng)親水性。

如果干燥不徹底，殘留的水分會(huì)在FDM或LFAM打印機(jī)的熱端里瞬間氣化，造成材料噴濺、模型內(nèi)部產(chǎn)生空洞，層間結(jié)合力急劇下降。

這不只是不好看的問(wèn)題，而是直接導(dǎo)致材料失效。

而粉碎更是核心。

這些有機(jī)或無(wú)機(jī)廢料，在復(fù)合材料里扮演的是填料的角色。

填料的粒徑分布和形貌，將直接決定材料的流變性和最終的機(jī)械性能。

對(duì)于FDM來(lái)說(shuō)，0.4mm的噴嘴是家常便飯。

所以填料粒徑必須遠(yuǎn)小于這個(gè)尺寸，并且分布均勻。

顆粒也不能過(guò)小，過(guò)小則會(huì)因團(tuán)聚效應(yīng)(agglomeration)反而降低材料流動(dòng)性。

顆粒過(guò)大會(huì)導(dǎo)致噴嘴堵塞和擠出力激增；

而且過(guò)大的顆粒會(huì)成為材料內(nèi)部的應(yīng)力集中點(diǎn)，讓打印件變得更脆。

第二步：界面相容性處理

其次，也是最關(guān)鍵的復(fù)合與界面改性。

這才是真正的黑匣子。

面對(duì)的是兩大陣營(yíng)的結(jié)合：

親水性的有機(jī)填料（如木質(zhì)纖維素）和疏水性的PLA基體。

強(qiáng)行把它們混在一起，在微觀層面難以真正粘合的。

填料和基體之間會(huì)存在大量的微觀縫隙，這就是相容性問(wèn)題。

結(jié)果就是，材料的拉伸強(qiáng)度、沖擊韌性會(huì)遠(yuǎn)低于純PLA。

這通常需要使用偶聯(lián)劑或者對(duì)填料表面進(jìn)行改性處理，在PLA大分子和填料表面之間架橋，實(shí)現(xiàn)化學(xué)鍵合或物理纏繞。

多樣化填料的性能挑戰(zhàn)與美學(xué)價(jià)值

除了橄欖核，SMARTFIL ECO系列現(xiàn)在已經(jīng)擴(kuò)展到了牡蠣殼、咖啡渣、軟木、松木粉和螺旋藻等多種有機(jī)廢棄物。

每一種廢棄物都有其獨(dú)特的成分和結(jié)構(gòu)，這就要求針對(duì)性地調(diào)整復(fù)合配方和工藝：

先看牡蠣殼：

牡蠣殼的主要成分是碳酸鈣（CaCO3）。

在聚合物工業(yè)里，碳酸鈣是一種再常見(jiàn)不過(guò)的無(wú)機(jī)礦物填料，作用是增加材料的剛性、耐熱性、尺寸穩(wěn)定性，并降低成本。

Smart Materials 3D本質(zhì)上是從餐廳的垃圾堆里找到了一種生物來(lái)源的、高純度的、天然預(yù)結(jié)晶的碳酸鈣。

當(dāng)這種材料被打印出來(lái)，它天然就帶有一種啞光的、非塑料的質(zhì)感，并且密度和手感都更重。

這對(duì)于家具、燈具和裝飾品的設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，是極具吸引力的。

其應(yīng)用在米蘭Arcimboldi劇院休息室的定制家具上，體現(xiàn)了行業(yè)對(duì)這種精煉美學(xué)材料的接受度。

再看松木：這是經(jīng)典的WPC（木塑復(fù)合材料）。

但他們的創(chuàng)新點(diǎn)在于，使用了PEFC認(rèn)證（森林認(rèn)證）的松木粉，并且做出了七種不同的自然色調(diào)。

他們對(duì)上游木粉的篩選和復(fù)合工藝的色彩控制，已經(jīng)達(dá)到了很高的水平，可以在不添加任何人工染料的情況下，僅靠木粉本身的烘焙或來(lái)源，來(lái)調(diào)和出不同的視覺(jué)效果。

咖啡：材料中含有18%的再生咖啡渣。

這個(gè)的機(jī)械性能不是主要賣(mài)點(diǎn)，但它帶來(lái)了獨(dú)特的視覺(jué)斑點(diǎn)和明確的香氣。

軟木：它有著良好的絕緣性。

而且軟木的多孔蜂窩結(jié)構(gòu)使其天然具備隔熱、隔音和減震的特性。

當(dāng)它作為填料被復(fù)合進(jìn)PLA，打印出來(lái)的部件就可能具備這些特性。

從變廢為寶到定義新材料

我們回過(guò)頭來(lái)看這次Formnext提名。

EOS在解決存量問(wèn)題（如何減少金屬粉末浪費(fèi)），Continuum也在解決存量問(wèn)題（如何回收航空廢料）。

而Smart Materials 3D則是從增量角度獲得可持續(xù)獎(jiǎng)。

它在為聚合物增材制造，開(kāi)拓一個(gè)全新的、基于生物質(zhì)廢料的材料庫(kù)。

坦白說(shuō)，和金屬的高價(jià)值回收相比，Smart Materials 3D解決的似乎只是低端的聚合物問(wèn)題。

但從市場(chǎng)規(guī)模和滲透潛力來(lái)看，這種能讓3D打印擺脫塑料感，走向建筑、家居、消費(fèi)品市場(chǎng)的材料創(chuàng)新，其想象空間并不小。

更關(guān)鍵的是，AM易道認(rèn)為這種模式具有高度的可復(fù)制性和區(qū)域適應(yīng)性。

每個(gè)地區(qū)都有各自的農(nóng)業(yè)廢棄物：美國(guó)的玉米秸稈、東南亞的稻殼、歐洲的啤酒糟……

Smart Materials 3D提供的是一套"本地廢棄物→高值材料"的轉(zhuǎn)化方法論。

寫(xiě)到這里突然想到一個(gè)有趣的細(xì)節(jié)：耗材的氣味。

文中提到的咖啡渣線材在熱端融化時(shí)，整個(gè)工作室都彌漫著烘焙的香氣；

松木粉打印時(shí)，空氣里是淡淡的木屑味，像是在鋸木工坊;

螺旋藻材料加熱后，甚至有種海洋的氣息。

這讓我們思考，耗材的氣味有價(jià)值嗎?

在標(biāo)準(zhǔn)化工業(yè)里，沒(méi)有。

但在追求個(gè)性、故事、重視體驗(yàn)的創(chuàng)作領(lǐng)域，氣味可能是最被低估的材料屬性。

AM易道期待未來(lái)更多更有氣味的FDM耗材。

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