Puteți imprima 3D aproape orice în aceste zile, de la piese auto la torturi. Cele mai multe fabricări de aditivi utilizează plastic sau metal (sau zahăr), deoarece este ușor să topiți aceste materiale și să le extrudeți.
Însă, a existat o lovitură de amploare cu privire la starea actuală a imprimării 3D, din cauza impactului său semnificativ asupra mediului. Utilizează cantități considerabile de energie în fabricație - cu 50% mai mult decât modelarea prin injecție - și creează o mulțime de materiale ne biodegradabile, pe care unii designeri și ecologiști le consideră inutile.
Tipărirea cu materiale pur naturale ar putea atenua această a doua povară a mediului, dar acest lucru părea de mult timp imposibil. „Lemnul este compus din celuloză, hemiceluloză și lignină. Niciuna dintre aceste componente nu se topește și se ard atunci când este încălzită ”, spune Paul Gatenholm, profesor de chimie și tehnologie biopolimer la Universitatea de Tehnologie Chalmers din Suedia.
Gatenholm și echipa sa de la Centrul științific al lemnului Wallenberg de la Chalmers au creat, totuși, o modalitate de a imprima lemn 3D, ceea ce face posibilă construirea de structuri biodegradabile. Celuloza, structura care conferă lemnului puterea sa, este solidă, durabilă și abundentă, așa că au văzut foarte mult potențial pentru imprimare. Plasticul și metalul, care sunt utilizate în cele mai multe fabricări de aditivi, se topesc atunci când sunt încălzite, ceea ce face ca un material lichid curgător să fie tipărit. Cercetătorii au trebuit să schimbe consistența fibrelor de lemn pentru a transforma celuloza într-un lichid injectabil.
Au amestecat nanofibrilele de celuloză - în esență aceeași pulpă folosită la fabricarea hârtiei - într-o suspensie care avea 98% apă. Provocarea a fost formarea acestui raport pentru a produce un amestec flexibil, dar care să formeze și structuri solide și care nu era sensibil la temperatură.
Gatenholm, care are o pregătire în inginerie tisulară, lucra la tehnologii similare în biologia umană, cu speranța de a realiza implanturi fizice care să crească împreună cu o persoană și să se adapteze la chimia corpului lor specific. „Am realizat potențialul acestui nou material ca bioink în bioprinting 3D”, spune el. „Într-o zi am uscat proba și am văzut că putem produce structuri fine precum țesăturile. Am început să studiem procesul de uscare a acestui gel și am descoperit că îl putem controla și păstra arhitectura 3D. ”
Odată ce au obținut consistența celulozei drept pentru tipărire, cercetătorii au început să experimenteze. Au imprimat structuri de lemn la scară largă, inclusiv scaune și materiale subțiri flexibile, cum ar fi îmbrăcăminte. Gatenholm consideră că tehnologia ar putea schimba complet producția de aditivi și nu este singur în gândirea sa.
Alți cercetători, precum Neri Oxman, de la laboratorul de materie mediată al MIT, au încercat să imprime 3D materiale naturale pentru a economisi deșeurile. "În lumea naturală, totul crește. Dacă putem crea tehnologie care crește materiale, în loc să le scădem, atunci putem controla o mulțime de elemente în acest proces", a spus Oxman.
În plus față de construcția structurilor din celuloză, Gatenholm și echipa sa au găsit o modalitate de a pune nanotuburile de carbon în gel, pentru a-l face conducător. Acest lucru le oferă potențialul de a construi lucruri biodegradabile și cu curenți electrici încorporați, cum ar fi bandaje care ar putea semnala medicii despre sănătatea rănilor sau a hainelor care ar putea transforma căldura corporală în electricitate.
„Tehnologia de imprimare 3D, care ar putea folosi doar metale și materiale plastice, a devenit brusc verde și organică”, spune Gatenholm.
