Storstilet og bæredygtig 3D-print med det mest allestedsnærværende naturmateriale

Cellulose er en af ​​de mest udbredte og mest udbredte organiske forbindelser og industrielle biprodukter på Jorden. Endnu, trods årtiers omfattende forskning, bund-op-brug af cellulose til fremstilling af 3D-objekter er stadig plaget af problemer, der begrænser dets praktiske anvendelser:derivater med store forurenende virkninger, bruges i kombination med plast, manglende skalerbarhed og høje produktionsomkostninger.

Imidlertid, forskere fra Singapore University of Technology and Design (SUTD) har for nylig demonstreret brugen af ​​cellulose til bæredygtigt at fremstille/fremstille store 3D-objekter. Deres tilgang afviger fra den almindelige forening af cellulose med grønne planter og er inspireret af væggen af ​​de svampelignende oomyceter, som er reproduceret ved at indføre små mængder kitin mellem cellulosefibre. Det resulterende svampelignende klæbemiddel (er) (FLAM) er stærkt, let og billig, og kan støbes eller forarbejdes ved hjælp af træbearbejdningsteknikker.

Dette materiale er fuldstændig økologisk bæredygtigt, da der ikke blev brugt organiske opløsningsmidler eller syntetisk plast til fremstilling af det. Det er skalerbart og kan gengives hvor som helst uden specialiserede faciliteter. FLAM er også fuldt biologisk nedbrydeligt under naturlige forhold og udendørs komposteringsanlæg. Omkostningerne ved FLAM er i sortimentet af råvareplast og 10 gange lavere end omkostningerne ved almindelige filamenter til 3-D-udskrivning, såsom PLA (polymælkesyre) og ABS (acrylonitril butadien styren), gør det ikke kun mere bæredygtigt, men også en mere omkostningseffektiv erstatning. Forskerne har desuden udviklet en additiv fremstillingsteknik, der er specifik for materialet.

Medleder af denne forskning, SUTD Assistant Prof Javier Gomez Fernandez, også kendt for udviklingen af ​​Shrilk, sagde, "Vi tror på, at denne første additive fremstillingsproces i stor skala med de mest allestedsnærværende biologiske polymerer på jorden vil være katalysatoren for overgangen til miljøvenlige og cirkulære fremstillingsmodeller, hvor materialer fremstilles, Brugt, og nedbrudt i lukkede regionale systemer. Denne reproduktion og fremstilling med materialesammensætningen fundet i oomycete-væggen, nemlig umodificeret cellulose, små mængder chitosan - det næstmest forekommende organiske molekyle på jorden - og lavkoncentreret eddikesyre, er nok en af ​​de mest succesrige teknologiske bedrifter inden for bioinspirerede materialer."

Co-lead SUTD Assistant Prof Stylianos Dritsas, tilføjet, "Vi mener, at resultaterne rapporteret her repræsenterer et vendepunkt for global fremstilling med bredere indvirkning på flere områder lige fra materialevidenskab, miljøteknik, automatisering og økonomi. Hidtil har vi fokuseret på grundlæggende teknologiudvikling, og lidt tid er blevet investeret i specifikke målapplikationer. Vi er nu på stadiet med at søge industrielle samarbejdspartnere for at bringe denne teknologi fra laboratoriet til verden. "

Med stigningen i affald og forurening, behovet for mere bæredygtige fremstillingsprocesser er stigende. Etablering af en teknologi baseret på umodificerede komposterbare polymerer med stor overflod, der ikke kræver dyrkede marker eller skovressourcer, vil fremme overgangen til miljøvenlig fremstilling og et bæredygtigt samfund.

Denne forskning blev offentliggjort i den 5. juni-udgave af tidsskriftet Videnskabelige rapporter .