Ovih dana možete 3D ispisati gotovo sve, od dijelova automobila do kolača. Većina proizvodnje aditiva koristi plastiku ili metal (ili šećer), jer ih je lako rastopiti i istisnuti.
Međutim, došlo je do pomaka u trenutnom stanju 3D ispisa, zbog njegovog značajnog utjecaja na okoliš. U proizvodnji koristi značajne količine energije - 50 posto više od injekcijskog lijevanja - i stvara puno nerazgradivih materijala koji neki dizajneri i ekolozi smatraju nepotrebnim.
Ispis s čisto prirodnim materijalima mogao bi ublažiti taj drugi teret okoliša, ali to se dugo činilo nemogućim. „Drvo se sastoji od celuloze, hemiceluloze i lignina. Nijedna od ovih komponenti se ne rastopi, a sagorijevaju kada se zagrijavaju “, kaže Paul Gatenholm, profesor kemije i biopolimerne tehnologije na Sveučilištu za tehnologiju Chalmers u Švedskoj.
Gatenholm i njegov tim iz Wallenbergovog znanstvenog centra za drvo u Chalmersu, međutim, smislili su način da se 3D drvo tiska, omogućujući izgradnju biorazgradivih struktura. Celuloza, struktura koja daje drvu snagu, čvrsta je, održiva i obilna, pa su vidjeli puno potencijala za tisak. Plastika i metal, koji se koriste u proizvodnji aditiva, tope se kada se zagrijavaju, što stvara tekućinu, tekućinu koja pogoduje tiskanju. Istraživači su morali promijeniti konzistenciju drvenih vlakana kako bi celulozu pretvorili u tekućinu za ubrizgavanje.
Pomiješali su celulozne nanofibrile - u osnovi istu pulpu koja se koristila za izradu papira - u suspenziju koja je iznosila 98 posto vode. Izazov je bio biranje u tom omjeru da se dobije smjesa koja je fleksibilna, ali koja će također oblikovati čvrste strukture, a koje nisu osjetljive na temperaturu.
Gatenholm, koji ima pozadinu u inženjerstvu tkiva, radio je na sličnoj tehnologiji u ljudskoj biologiji, u nadi da će napraviti fizičke implantate koji će rasti zajedno s osobom i prilagoditi se njihovoj specifičnoj tjelesnoj kemiji. "Shvatili smo potencijal ovog novog materijala kao bioink u 3D biotisku", kaže on. "Jednog dana smo osušili uzorak i vidjeli smo da možemo proizvesti fine strukture poput tkanina. Počeli smo proučavati proces sušenja ovog gela i otkrili smo da ga možemo kontrolirati i čuvati 3D arhitekturu. "
Nakon što su dobili ispravnost za ispis celuloze, istraživači su počeli eksperimentirati. Ispisali su drvene konstrukcije velikih razmjera, uključujući stolice i tanke fleksibilne materijale, poput odjeće. Gatenholm vjeruje da bi tehnologija mogla potpuno promijeniti proizvodnju aditiva, a on nije sam u svojim razmišljanjima.
Ostali istraživači, poput Neri Oxman iz MIT-ovog Mediated Matter laboratorija, pokušali su 3D ispisati prirodne materijale kako bi spasili otpad. "U prirodnom svijetu sve raste. Ako možemo stvoriti tehnologiju koja uzgaja materijale umjesto da ih oduzimamo, tada možemo kontrolirati puno elemenata u tom procesu", rekao je Oxman.
Uz izgradnju građevina od celuloze, Gatenholm i njegov tim pronašli su način kako ugljične nanocjevčice staviti u gel, kako bi ga učinio provodljivim. To im daje potencijal za izgradnju stvari koje su biorazgradive i imaju ugrađene električne struje, poput zavoja koji bi liječnicima mogli signalizirati zdravlje rana ili odjeće koja tjelesnu toplinu može pretvoriti u električnu energiju.
"Tehnologija 3D ispisa, koja bi mogla koristiti samo metale i plastiku, postala je odjednom zelena i organska", kaže Gatenholm.
