Materiał 3D wielokrotnego użytku

Najnowsze badania sugerują, że bio-żywica UV może być skutecznym materiałem do druku 3D który nadaje się do recyklingu.

Badanie przeprowadzone i napisane przez zespół dziewięciu chińskich naukowców – Yun Hu, Yan Dai, Guoqiang Zhu, Yufeng Ma, Liang Yuan, Shanyuan Tong, Lihong Hu, Puyou Jia oraz Yonghong Zhou – koncentruje się na kwasie winowym metakrylanu glicydylowego (TAGM), który może być syntetyzowany z surowców odnawialnych, w szczególności z winogron. Jego prekursor, kwas winowy, występuje również naturalnie w wielu innych owocach.

Z redaktorem odpowiedzialnym za zespół badawczy nie udało się skontaktować, ekspertka All3DP w dziedzinie nauk o materiałach i chemii, Mgr, Dr Renee Timmins, przejrzała badanie i wypowiedziała się na ten temat.

„Typowe chemie stosowane do produkcji żywic pochodzą z surowców naftowych, więc ograniczenie ich użycia na rzecz alternatywnych i odnawialnych źródeł jest istotne. To podobne do zmiany z ABS na PLA w druku FDM. Gdzie analogicznie ABS pochodzi wyłącznie z surowców naftowych, natomiast materiały PLA mogą pochodzić z takich źródeł jak trzcina cukrowa czy kukurydza.”

Badanie nie twierdzi, że TAGM jest biodegradowalny – co stanowi ważną różnicę w porównaniu z możliwością recyklingu. Zamiast tego autorzy mówią, że utwardzony TAGM może być przekształcony i ponownie wykorzystany. To wciąż znaczący krok naprzód. Recykling utwardzonej żywicy od dawna stanowił wyzwanie w produkcji, ponieważ utwardzona żywica – w przeciwieństwie do termoplastików – nie rozpuszcza się, a jedynie rozkłada i spala.

Aby ponownie przetworzyć TAGM, utwardzoną żywicę mieli się na proszek, który następnie jest zbierany i formowany w arkusz za pomocą gorącej prasy. Ponieważ chemia TAGM ma silne interakcje międzycząsteczkowe – co oznacza, że świetnie łączy się sama ze sobą – oraz niewykorzystane punkty wiązań w swojej strukturze, ciepło pomaga jej tworzyć nowe wiązania.

„Chociaż procedura przekształcania płyty – prasa w temperaturze 180°C przez dwie godziny – nie jest jeszcze praktyczna, a wydajność przekształconego materiału jest niejasna, początkowe wyniki są ekscytującym pierwszym krokiem w kierunku nadania naszemu użytemu materiałowi z żywicy nowego życia,” dodaje Timmins.

Mimo że kruchy, TAGM wykazuje odpowiedni stopień wytrzymałości, a także wysoką temperaturę przejścia w stan szklisty i przyzwoitą wytrzymałość mechaniczną, co oznacza, że ma potencjał jako żywica podobna do ABS. Może to również oznaczać początek dla innych podobnych żywic, które mogą przyczynić się do zwiększenia zrównoważonego rozwoju druku 3D.

„Zrobiliśmy duże postępy w ciągu ostatnich 10 lat pod względem opracowania formulacji żywic o szerokim zakresie właściwości, od niezwykle wytrzymałych po miękkie i giętkie,” powiedziała Timmins. „„Zielone” żywice są dopiero w fazie początkowej, więc jestem pewna, że w ciągu kolejnych lat zobaczymy, jak zakres mechaniczny tych materiałów stanie się bardziej wszechstronny.”