3D мастило за принтер от гората

Целулозните нанокристали правят 3D печат по-екологичен

Ново „мастило“ за 3D принтери съдържа 20 процента целулоза - придава на предметите за печат особено положителни механични свойства © Empa
чете на глас

Чиста целулоза вместо пластмаса: Изследователите са разработили целулозно мастило за 3D печат. Нанокристалите, направени от този биополимер, правят отпечатаните предмети особено стабилни и им придават особено благоприятни свойства. Изследователите виждат приложение главно в протези и импланти, но също и в опаковки и в автомобилната индустрия.

3D печатът процъфтява: не само за домашна употреба или в промишлеността все по-често се произвеждат части с производството на добавки, но и нови технологии. В бъдеще с тази техника могат да се произвеждат по поръчка протези, импланти или дори тъкани и помощни средства за организъм.

Биополимер вместо чиста пластмаса

По-екологична версия на пластмасовите материали, използвани по-рано за 3D печат, сега е разработена от изследователи от Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Empa. Идеята им: Те искаха да заменят част от полимерната маса с целулоза - един от основните компоненти на дървесината.

Целулозата е биополимер, състоящ се от дълги вериги от вериги, организирани във влакнести структури. На някои места целулозните фибрили имат по-подредена структура. „Сайтовете от по-висок ред се появяват в кристална форма. И точно от тези участъци можем да пречистим с киселина, която ни е нужна “, обяснява Гилберто Сикейра от Empa.

20 процента целулоза в мастилото

От тези целулозни секции изследователите произвеждат целулозни нанокристали, подобни на пръчки структури с дължина 120 нанометра и 6, 5 нанометра в диаметър. След това до 20 процента от тези кристали се добавят към нормалните 3D мастила за печат за директно писане на мастило (DIW). „Най-голямото предизвикателство беше да се постигне виско-еластична консистенция, която да може да се изтръгне през дюзите на 3D принтера“, казва Сикейра. показ

Целулозното мастило трябва да е достатъчно „твърдо“, за да поддържа отпечатания материал във форма, преди да изсъхне или да се втвърди и да не се разтопи веднага. Изследователите постигнали това чрез смесване със специална полимерна основа. След отпечатване и втвърдяване чрез ултравиолетово облъчване, целулозните нанокристали се омрежават с полимерните строителни блокове, придавайки на композита значително по-висока механична якост.

Стилообразните целулозни нанокристали правят 3D обектите особено стабилни. Empa

Особено стабилен поради поръчаните кристали

Първи тестове за компресия и рентгенов анализ на микроструктурите разкриха, че целулозните нанокристали в отпечатания обект се подравняват почти перфектно в посоката на печат. Това е благоприятно за механичните свойства. „Контролът на подравняването на нанокристалите е много интересен, например, ако искате да отпечатате нещо, което има определена сила в определена посока“, казва Сикейра.

Тези добри механични свойства, според изследователите, са решаващо предимство пред други материали като въглеродни влакна, които се използват и в DIW мастила. В допълнение, новото мастило е направено от възобновяем материал и следователно по-екологично от пластмаса. „Целулозата е най-разпространеният естествен полимер в света“, казва Сикейра.

Много възможни приложения

Учените виждат приложения за своите целулозни мастила, наред с другото, в автомобилната индустрия, но и за опаковки от всякакъв вид. "Най-важното приложение за мен обаче е в биомедицината, например импланти и протези “, казва Сикейра. Това се дължи на добрите механични свойства и възможността за целенасочена химическа модификация.

Понастоящем учените от Empa работят върху по-нататъшното развитие на материала и метода на печат за различни приложения. Те също искат да разработят повече мастила на базата на био. „Изследванията в тази област тепърва започват“, казва Гилберто Сикейра. "Печатът с биополимери в момента е гореща тема."

(Empa - Федерален институт за изпитване и изследване на материали, 02.06.2017 - NPO)