Μπορείτε να εκτυπώσετε 3D σχεδόν οποιαδήποτε στιγμή αυτές τις μέρες, από τα μέρη των αυτοκινήτων μέχρι τα κέικ. Η περισσότερη πρόσθετη παραγωγή χρησιμοποιεί πλαστικό ή μέταλλο (ή ζάχαρη), επειδή είναι εύκολο να λιώσει τα υλικά αυτά και να τα εξωθήσει.
Όμως, έχει υπάρξει ανατροπή της τρέχουσας κατάστασης τρισδιάστατης εκτύπωσης, λόγω των σημαντικών περιβαλλοντικών επιπτώσεων. Χρησιμοποιεί σημαντικές ποσότητες ενέργειας στην κατασκευή - 50 τοις εκατό περισσότερο από τη χύτευση με έγχυση - και δημιουργεί πολλά μη βιοδιασπώμενα υλικά, τα οποία ορισμένοι σχεδιαστές και οικολόγοι θεωρούν περιττό.
Η εκτύπωση με καθαρά φυσικά υλικά θα μπορούσε να μετριάσει αυτό το δεύτερο περιβαλλοντικό βάρος, αλλά αυτό από καιρό φαινόταν αδύνατο. "Το ξύλο αποτελείται από κυτταρίνη, ημικυτταρίνη και λιγνίνη. Κανένα από αυτά τα συστατικά δεν λιώνει και καίγονται όταν θερμαίνονται », λέει ο Paul Gatenholm, καθηγητής τεχνολογίας χημείας και βιοπολυμερούς στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Chalmers της Σουηδίας.
Ο Gatenholm και η ομάδα του στο Κέντρο Επιστήμης Ξύλου του Wallenberg στο Chalmers έχουν, ωστόσο, βρει έναν τρόπο για 3D εκτύπωση ξύλου, καθιστώντας δυνατή την κατασκευή βιοδιασπώμενων δομών. Η κυτταρίνη, η δομή που δίνει στο ξύλο την αντοχή της, είναι σταθερή, βιώσιμη και άφθονη, έτσι έβλεπαν πολλές δυνατότητες για εκτύπωση. Το πλαστικό και το μέταλλο, τα οποία χρησιμοποιούνται στην κατασκευή των περισσότερων προσθέτων, λιώνουν όταν θερμαίνονται, πράγμα που καθιστά ένα υγρό υλικό που είναι ευχάριστο για την εκτύπωση. Οι ερευνητές έπρεπε να αλλάξουν τη συνεκτικότητα των ινών ξύλου για να μετατρέψουν την κυτταρίνη σε ενέσιμο υγρό.
Αναμίχθηκαν τα νανοϊνώματα κυτταρίνης - ουσιαστικά ο ίδιος πολτός που χρησιμοποιείται για την κατασκευή χαρτιού - σε ένα πολτό που ήταν 98 τοις εκατό νερό. Η πρόκληση ήταν η κλήση σε αυτή την αναλογία για να παραχθεί ένα μίγμα που ήταν εύκαμπτο, αλλά αυτό θα μπορούσε επίσης να σχηματίσει στερεές δομές και αυτό δεν ήταν ευαίσθητο στη θερμοκρασία.
Ο Gatenholm, ο οποίος έχει ένα υπόβαθρο στην μηχανική ιστών, εργαζόταν σε παρόμοια τεχνολογία στην ανθρώπινη βιολογία, με την ελπίδα να γίνουν φυσικά εμφυτεύματα που θα αναπτυχθούν μαζί με ένα άτομο και θα προσαρμοστούν στη συγκεκριμένη σωματική τους χημεία. "Συνειδητοποιήσαμε το δυναμικό αυτού του νέου υλικού ως βιοκίνου σε 3D βιογραφικό", λέει. "Μια μέρα στεγνώσαμε το δείγμα και είδαμε ότι θα μπορούσαμε να φτιάξουμε τέλειες κατασκευές όπως τα υφάσματα. Ξεκινήσαμε να μελετάμε τη διαδικασία ξήρανσης αυτής της πηκτής και ανακάλυψα ότι μπορούσαμε να την ελέγξουμε και να διατηρήσουμε την 3D αρχιτεκτονική. "
Μόλις πήραν την ακρίβεια της κυτταρίνης για εκτύπωση, οι ερευνητές άρχισαν να πειραματίζονται. Εκτύπωσαν μεγάλης κλίμακας ξύλινες κατασκευές, συμπεριλαμβανομένων καρέκλες, και λεπτά εύκαμπτα υλικά, όπως τα ρούχα. Ο Gatenholm πιστεύει ότι η τεχνολογία θα μπορούσε να αλλάξει τελείως την παραγωγή προσθέτων και δεν είναι μόνος στο μυαλό του.
Άλλοι ερευνητές, όπως ο Neri Oxman στο εργαστήριο του Meditated Matter του MIT, προσπαθούν να εκτυπώσουν 3D υλικά για την εξοικονόμηση αποβλήτων. "Σε ό, τι αφορά τον φυσικό κόσμο, όλα αναπτύσσονται. Αν μπορούμε να δημιουργήσουμε τεχνολογία που αναπτύσσει υλικά αντί να τα αφαιρούμε, τότε μπορούμε να ελέγξουμε πολλά στοιχεία σε αυτή τη διαδικασία", δήλωσε ο Oxman.
Εκτός από τις δομές κατασκευής από την κυτταρίνη, ο Gatenholm και η ομάδα του βρήκαν έναν τρόπο να τοποθετήσουν νανοσωλήνες άνθρακα στο πήκτωμα, για να το κάνουν αγώγιμο. Αυτό τους δίνει τη δυνατότητα να χτίσουν πράγματα που είναι τόσο βιοδιασπώμενα και έχουν ενσωματωμένα ηλεκτρικά ρεύματα, όπως επίδεσμοι που θα μπορούσαν να σηματοδοτήσουν τους γιατρούς για την υγεία των τραυμάτων ή των ρούχων που θα μπορούσαν να μετατρέψουν τη θερμότητα του σώματος σε ηλεκτρική ενέργεια.
"Η τεχνολογία 3D εκτύπωσης, η οποία θα μπορούσε να χρησιμοποιεί μόνο μέταλλα και πλαστικά, έγινε ξαφνικά πράσινη και οργανική", λέει ο Gatenholm.
