V súčasnosti môžete 3D tlačiť takmer na čokoľvek, od automobilových dielov až po koláče. Najviac aditívna výroba používa plast alebo kov (alebo cukor), pretože je ľahké roztaviť tieto materiály a vytlačiť ich.
O súčasnom stave 3D tlače však došlo kvôli jej významnému dopadu na životné prostredie. Pri výrobe využíva značné množstvo energie - o 50 percent viac ako vstrekovanie plastov - a vytvára veľa biologicky neodbúrateľných materiálov, ktoré niektorí dizajnéri a environmentalisti považujú za zbytočné.
Tlač z čisto prírodných materiálov by mohla zmierniť túto druhú environmentálnu záťaž, ale to sa už zdalo nemožné. „Drevo sa skladá z celulózy, hemicelulózy a lignínu. Žiadna z týchto zložiek sa neroztopí a pri zahrievaní horia, “hovorí Paul Gatenholm, profesor chémie a biopolyméru technológie na Chalmers University of Technology vo Švédsku.
Gatenholm a jeho tím z Wallenberg Wood Science Center v Chalmers napriek tomu prišli s cestou k 3D tlačiarenskému drevu, čo umožnilo vybudovať biologicky rozložiteľné štruktúry. Celulóza, štruktúra, ktorá dáva drevu jeho pevnosť, je pevná, udržateľná a hojná, takže videli veľký potenciál pre tlač. Plasty a kovy, ktoré sa používajú pri výrobe najviac aditívnych látok, sa pri zahrievaní roztavujú, čo vytvára tekutý materiál, ktorý napomáha tlači. Vedci museli zmeniť konzistenciu drevných vlákien, aby z celulózy urobili injekčnú tekutinu.
Zmiešali celulózové nanofibrily - v podstate rovnakú buničinu, ktorá sa používa na výrobu papiera - do kaše, ktorá obsahovala 98 percent vody. Výzvou bolo vytáčanie v tomto pomere na výrobu zmesi, ktorá bola flexibilná, ale ktorá by tiež tvorila pevné štruktúry a ktorá nebola citlivá na teplotu.
Gatenholm, ktorý má skúsenosti v oblasti tkanivového inžinierstva, pracoval na podobnej technológii v humánnej biológii s nádejou na vytvorenie fyzických implantátov, ktoré spolu s človekom vyrastú a prispôsobia sa ich špecifickej chémii tela. „Uvedomili sme si potenciál tohto nového materiálu ako bioinku v 3D bioprintingu, “ hovorí. „Jedného dňa sme vzorku vysušili a videli sme, že dokážeme vyrobiť jemné štruktúry, ako sú tkaniny. Začali sme študovať proces sušenia tohto gélu a zistili sme, že ho môžeme kontrolovať a zachovať 3D architektúru. “
Keď dostali konzistenciu celulózy pre tlač, vedci začali experimentovať. Tlačili veľké drevené konštrukcie vrátane stoličiek a tenké pružné materiály, ako napríklad odevy. Gatenholm je presvedčený, že táto technológia by mohla úplne zmeniť výrobu doplnkových látok a vo svojom myslení nie je sám.
Iní vedci, napríklad Neri Oxman v laboratóriu MIT's Mediated Matter, sa pokúšajú 3D tlačiť prírodné materiály, aby sa ušetril odpad. "V prírodnom svete všetko rastie. Ak dokážeme vytvoriť technológiu, ktorá pestuje materiály namiesto ich odpočítania, potom môžeme v tomto procese kontrolovať množstvo prvkov, " uviedol Oxman.
Okrem stavebných štruktúr z celulózy Gatenholm a jeho tím našli spôsob, ako vložiť uhlíkové nanorúrky do gélu, aby boli vodivé. To im dáva potenciál stavať veci, ktoré sú biologicky rozložiteľné a majú v sebe zabudované elektrické prúdy, napríklad obväzy, ktoré môžu lekárom signalizovať zdravie rán alebo oblečenia, ktoré by mohli z tela odviesť teplo na elektrinu.
„Technológia 3D tlače, ktorá mohla používať iba kovy a plasty, sa náhle stala ekologickou a organickou, “ hovorí Gatenholm.
