Chemia sprzyja rozwojowi druku 3D

• Strona główna
• Artykuły
• Chemia sprzyja rozwojowi druku 3D

2016-12-12  / Autor: Tomasz Baran Dipartimento di Chimica Università degli Studi di Milano

Cztery główne technologie stosowane w druku przestrzennym to: FFF - osadzanie topionego materiału; SLA – stereolitografia; SLS - selektywne spiekanie laserowe oraz MJM - natrysk ciekłego fotopolimeru. Spośród tych technologii drukarki FFF są najpopularniejsze przede wszystkim w zastosowaniach biurowych, domowych, edukacji i hobbystycznych. Niemniej, coraz częściej podkreśla się ich potencjał w rozwoju medycyny i innych dziedzin naukowych, jak i ich przydatność w zadaniach przemysłowych. Swoją popularność drukarki 3D oparte na technologii FFF zawdzięczają zarówno niskiej cenie urządzeń i materiałów eksploatacyjnych, jak i wysokiej precyzji, dużej różnorodność stosowanych materiałów i możliwości szybkiego drukowania dowolnych kształtów w oparciu o prosty w przygotowaniu „wzorzec elektroniczny”.

Jednakże, czy drukarka 3D jest bezpieczna dla użytkownika?

Badania poruszają ważną kwestię emisji toksycznych oparów organicznych oraz zanieczyszczeń pylistych (UFP) w trakcie druku 3D. Technologia druku FFF opiera się na kontrolowanym topieniu termoplastyków, takich jak ABS (kopolimer akrylonitrylo-butadieno-styrenowy), poliamid, PLA (polilaktyd - poli(kwas mlekowy)), ASA (kopolimer (terpolimer) akrylonitrylu, styrenu i akrylanów), PET (poli(tereftalan etylenu)) i inne. W trakcie ogrzewania i topienia tych tworzyw sztucznych do atmosfery uwalniane są szkodliwe lotne związki organiczne i pyły. Najbardziej popularnym typem materiału drukującego jest ABS, przy którego topnieniu wytwarzają się duże ilości cząstek drobnych UFP oraz lotnych związków organicznych, wśród których można wymienić min. węglowodory aromatyczne i alifatyczne, alkohole, ketony, estry i inne. Według doniesień literaturowych, w powietrzu w pomieszczeniu gdzie znajdowała się pracująca drukarka wykorzystująca ABS, zidentyfikowano m.in. styren, cykloheksanon, butanol, etylobenzen, metakrylan metylu oraz aceton. Podobne wyniki uzyskano również dla innych popularnych materiałów drukujących. Lotne związki organiczne mogą wpływać niekorzystnie na samopoczucie i zdrowie użytkowników drukarek.

Producenci drukarek podejmują różnorakie działania mające na celu wyeliminowanie powstających zanieczyszczeń. Dla przykładu filtry HEPA, w które wyposażonych jest kilka modeli dostępnych na polskim rynku, efektywnie zatrzymują cześć pyłów ale nie rozwiązują problemu emitowanych lotnych związków organicznych. Ciekawym przykładem jest filtr fotokatalityczny opracowany ostatnio przez firmę SajTom Light Future i zastosowany w drukarce Accura Genius3D. Chemicy z SajTom Light Future opracowali innowacyjny filtr fotokatalityczny, który efektywnie redukuje stężenie powstających zanieczyszczeń organicznych. Nanokrystaliczny materiał fotokatalityczny, będący podstawą filtra, wskutek naświetlania diodami LED generuje krótko żyjące reaktywne formy tlenu, które degradują zanieczyszczenia organiczne do CO₂ i pary wodnej. Powietrze opuszczające drukarkę zawiera znacznie niższe stężenie zanieczyszczeń organicznych, pozbawione jest nieprzyjemnych odorów i jest całkowicie bezpieczne dla użytkownika. Dzięki optymalnemu doborowi składników kompozytu, będącego materiałem aktywnym, filtr charakteryzuje się nie tylko wysoką wydajnością i dużą efektywnością wykorzystania światła, ale również długim czasem działania, dzięki temu użytkownik może cieszyć się bezpieczniejszym drukiem przez długi czas użytkowania drukarki.

Wykorzystanie fotokatalizy w drukarkach 3D jest nowością na polskim rynku i rynkach światowych i stanowić może skuteczne narzędzie do zwiększenia bezpieczeństwa druku przestrzennego, zwłaszcza w zastosowaniach domowych, biurowych i szkolnych.

3D