Можете да 3D печатате почти всичко в наши дни - от части за автомобили до торти. Повечето производствени добавки използват пластмаса или метал (или захар), защото е лесно тези материали да се разтопят и екструдират.
Но е налице мнение за текущото състояние на 3D печат поради значителното му въздействие върху околната среда. Той използва значителни количества енергия в производството - с 50 процента повече от леенето под налягане и създава много неразградими материали, които някои дизайнери и еколози смятат за ненужни.
Печатането с чисто естествени материали би могло да облекчи това второ натоварване на околната среда, но това отдавна изглежда невъзможно. „Дървесината е съставена от целулоза, хемицелулоза и лигнин. Нито един от тези компоненти не се стопява и изгаря при нагряване “, казва Пол Гатенхолм, професор по химия и технология за биополимер в Техническия университет в Челмърс в Швеция.
Въпреки това Гатенхолм и неговият екип от научния център за дърво Wallenberg в Chalmers са измислили начин за 3D печат на дърво, което прави възможно изграждането на биоразградими структури. Целулозата, структурата, която придава на дървото си сила, е твърда, устойчива и изобилна, така че те видяха много потенциал за печат. Пластмасата и металът, които се използват в повечето адитивни производства, се разтопяват при нагряване, което води до течащ, течен материал, който е благоприятен за печат. Изследователите трябваше да променят консистенцията на дървесните влакна, за да превърнат целулозата в инжекционна течност.
Те смесиха целулозните нанофибрили - по същество същата пулпа, която се използва за производството на хартия - в каша, която беше 98 процента вода. Предизвикателството беше набирането в това съотношение, за да се получи смес, която е гъвкава, но това също ще образува твърди структури и това не е чувствително към температурата.
Гатенхолм, който има опит в тъканното инженерство, работеше по подобна технология в човешката биология с надеждата да направи физически импланти, които да растат заедно с човек и да се адаптират към тяхната специфична химия на тялото. „Осъзнахме потенциала на този нов материал като биоинк в 3D биопечат“, казва той. „Един ден изсушихме пробата и видяхме, че можем да произведем фини структури като тъкани. Започнахме да изучаваме процеса на сушене на този гел и открихме, че можем да го контролираме и да запазим 3D архитектурата. “
След като получили правилната консистенция на целулозата за печат, изследователите започнали да експериментират. Те отпечатаха мащабни дървени конструкции, включително столове, и тънки гъвкави материали, като дрехи. Гатенхолм смята, че технологията може напълно да промени производството на добавки и той не е сам в мисленето си.
Други изследователи, като Нери Оксман от лабораторията на MIT Mediated Matter, се опитват да 3D печатат естествени материали, за да спестят отпадъци. "В естествения свят всичко расте. Ако можем да създадем технология, която отглежда материали, вместо да ги изваждаме, тогава можем да контролираме много елементи в този процес", каза Оксман.
В допълнение към изграждането на конструкции от целулозата, Гатенхолм и неговият екип намериха начин да поставят въглеродни нанотръби в гела, за да го направят проводим. Това им дава потенциал да изграждат неща, които са биоразградими и имат вградени електрически токове, като превръзки, които биха могли да сигнализират на лекарите за здравето на рани или дрехи, които могат да превърнат телесната топлина в електричество.
„Технологията на 3D печат, която може да използва само метали и пластмаси, изведнъж стана зелена и органична“, казва Гатенхолм.
