Naukowcy z MIT prezentują nowatorską technikę druku 3D z celulozy

0

Celuloza uznawana jest za najbardziej rozpowszechnionych polimerów na Ziemi. Zastosowanie znajduje w różnorodnych gałęziach przemysłu – począwszy od poligrafii, poprzez budownictwo, a skończywszy na farmacji. Jak twierdzą naukowcy, celuloza może stać się również obiecującym materiałem do wykorzystania w świecie technologii przyrostowych. Mimo, że w tym temacie zostało powiedziane już wiele, to naukowcy z MIT zaprezentowali całkiem nową (i interesującą) metodę drukowania przy pomocy włókien celulozowych.

Szerokie zastosowanie celulozy wynika nie tylko z niskich kosztów pozyskiwania, ale również z  jej właściwości takich jak wysoka biozgodność (możliwa do wykorzystania w implantologii) czy zaliczanie się do grupy surowców odnawialnych.

Główną przeszkodą stojącą na drodze użycia celulozy w charakterze filamentu są jej właściwości fizyko-chemiczne. Zastosowanie wysokiej temperatury (niezbędne w procesie druku 3D) inicjuje rozkład termiczny celulozy spowodowany wiązaniami wodorowymi. Działające siły międzycząsteczkowe sprawiają, że polimer staje zbyt lepki by można było go łatwo wytłoczyć.

Rozwiązaniem tego problemu okazało się zastosowanie związku pochodnego – octanu celulozy (produkt estryfikacji celulozy). Ilość jego wiązań wodorowych jest znacznie mniejsza w stosunku do celulozy dzięki przyłączeniu grup octanowych. Sprawia to, że octan celulozy rozpuszczony w acetonie znacznie lepiej sprawdza się w charakterze filamentu niż klasyczna celuloza.

Obraz z mikroskopu skaningowego – przekrój powierzchni elementu drukowanego przy pomocy celulozy

Problemem może okazać się jednak proces odparowywania acetonu z tworzywa – opary acetonu mają charakter drażniący. Drukowanie musi odbywać się zatem jedynie przy użyciu specjalnych urządzeń wyposażonych w wyciąg. Eksperci twierdzą, że podczas wytwarzania będą dążyć do odzyskiwania odparowanego acetonu, co uczyni cały cykl mniej szkodliwy i bardziej opłacalny.

Jak twierdzą twórcy projektu twardość i wytrzymałość uzyskanego przez nich wydruku znacznie przewyższa właściwości popularnych termoplastów jak PLA czy ABS. Dodatkowo, przez zastosowanie barwnika bakteriobójczego udało się wydrukować pęsetę chirurgiczną, wykazującą właściwości antybakteryjne. Wytwarzanie narzędzi medycznych dzięki technologiom przyrostowym może okazać się niezwykle przydatna w przypadku niestandardowych rozmiarów bądź geometrii.

Chirurgiczna pęseta z octanu celulozy

Octan celulozy obecnie jest stosowany m.in. jako materiał konstrukcyjny. Użycie go jako filamentu w standardowych drukarkach 3D może okazać się mniej kosztowne w porównaniu do stosowanych powszechnie termoplastów. Jednak generowane w trakcie procesu wytwarzania toksyczne opary acetonu dyskwalifikują go całkiem jako materiał do wydruków w domowym zaciszu. Czy nowy, wytrzymały filament znajdzie zatem zastosowanie w przemyśle?

Źródło: 3dprintingbusiness.com

Udostępnij.

O autorze

Magdalena Przychodniak

Przyszła inżynier Inżynierii Biomedycznej, śledząca najnowsze doniesienia dotyczące biodruku oraz zastosowań druku przestrzennego w nowoczesnej medycynie. Zaangażowana w życie koła naukowego zajmującego się budową biodrukarki 3D.

Rozmowa
z Cedrykiem
?