Druk 3D z celulozy — czy jest to wykonalne?

Na przestrzeni wieków drukarstwo rozwijało się niesamowicie dynamicznie, a wszystko zaczęło się od Gutenberga i pierwszej „wydrukowanej” Biblii. W miarę technologicznego rozwoju powstawały nowe zastosowania metody wykorzystania tuszu drukarskiego, opracowanej przez Gutenberga. Tusz drukarski ewoluował w znane nam dobrze tonery, pierwotnie utrwalane termicznie, a następnie laserowo. Dziś drukarka jest stałym elementem praktycznie każdego gospodarstwa domowego i wykorzystywana jest zarówno w biurach, jak i szkołach, instytucjach państwowych czy prywatnych domach cywilnych. Druk rozwinął się na tyle, że w dzisiejszych czasach tradycyjna drukarka jest powszechna, a ciekawym urozmaiceniem jest tworzenie trójwymiarowych wydruków na specjalistycznych drukarkach 3D.

Toner do drukarki

Trójwymiarowy wydruk najczęściej odbywa się za pośrednictwem specjalnej głowicy dystrybuującej filament, czyli toner umożliwiający stworzenie stałego modelu 3D. Filament ten wykonany jest z tworzywa termoplastycznego, dzięki czemu po podgrzaniu we wnętrzu drukarki staje się plastyczny i można nadawać mu dowolny kształt. Drukowanie zaczęło się od tradycyjnych kartek papieru, dlatego naukowcy opracowali metodę wytwarzania filamentu, którego bazowym składnikiem jest celuloza. Drukarnia 3D jest miejscem, gdzie możemy zakupić tonery.

Czym jest celuloza?

Celuloza to substancja powszechnie stosowana w wyrobach papierniczych i drewnianych. Ze względu na jej dużą popularność i łatwą dostępność przez długi czas starano się uzyskać filament o pożądanych właściwościach, który zastąpiłby polimery znajdujące się w tworzywach termoplastycznych, jednakże nie udawało się to i każda próba kończyła się niepowodzeniem. Dopiero niedawno grupie inżynierów z uniwersytetu MIT udało się uzyskać filament z celulozy, który zachował pożądane właściwości w czasie obróbki. Dokonali tego za pomocą octanu celulozy, który posiada wiązania wodorowe. Wiązania wodorowe, po wyparciu przez aceton, umożliwiają wykonanie plastycznego wydruku, który zostaje utwardzony naturalnie po wyparowaniu acetonu. Dzięki zastosowaniu wiązań wodorowych i acetonu stworzono odwracalny proces wydruku, ponieważ po dodaniu do związku wodorotlenków sodu można przywrócić celulozie utraconą sieć wiązań wodorowych. Ogromną zaletą tego rodzaju wydruków jest ich ekologiczność, szeroka dostępność, biodegradowalność oraz niska cena.