Környezetbarát 3d nyomtatási gyanta

Ebben a témában a 3D ADEPT Mag interjút készített a Liqcreate értékesítési és marketingvezetőjével, Ruben Bosch-szal. Megvitatták a nem toxikus anyagokat és a toxicitás különböző formáit, valamint a gyanta 3D-nyomtatásban a toxicitás csökkentése érdekében feltárt megoldásokat. Az anyag- és gyantafejlesztés területén az additív gyártás (AM) / 3D-nyomtatás sokoldalúan testreszabott anyagok és gyanták előállításának lehetőségét kínálja.

A munka területéről egyre nagyobb szükség van fenntartható építőelemekre a bioalapú gyanta kifejlesztéséhez. Bár a hőre keményedő fotopolimer gyanták fenntarthatóak, mivel nem szennyezik a környezetet, a gyantaformulákban illékony szerves oldószereket használnak, a legtöbb nyersanyag még mindig nem bioalapú forrásokból származik. Ezért a piacon kapható hőre keményedő fotopolimer gyantaformulák még fenntarthatóbbak lehetnek.

A nyers gyantaanyagok többnyire még mindig fosszilis eredetűek, és a 3D-nyomtatással készült tárgyak, miután megszilárdultak, nem újrahasznosíthatók vagy más tárgyakká feldolgozhatók. Ebben a projektben az NHL Stenden és a Liqcreate a növényekből származó építőelemeken alapuló bioalapú fotopolimer gyanták kifejlesztésén dolgozik.

Ezen építőelemek alapján fotopolimer gyantaformulákat fognak készíteni és kikeményíteni, majd feltérképezik a mechanikai tulajdonságokat. A legjobb fotopolimer gyantaformulákat 3D nyomtatású tárgyak készítésére fogják használni, amelyek újrahasznosíthatóságát tanulmányozni fogják. A Liqcreate kutatás-fejlesztési csapata szorosan együttműködik az NHL Stenden Egyetem laboratóriumaival és kutatóival a 3D-nyomtatáshoz szükséges gyantaformuláció prototípusának kifejlesztésén.

A jelenlegi termékkínálat mellett új bioalapú fotopolimer gyantákat fejlesztenek ki kereskedelmi felhasználásra. A projekt következő fázisában a legjobb bioalapú gyantatechnológiát és nyersanyagokat méretarányosítják, valamint a gyanták tulajdonságait validálják és optimalizálják.

A növényi alapú 3D-nyomtató gyanta mechanikai tulajdonságai

A tanulmány első fázisa egy növényi alapú, bioalapú és öko 3D-nyomtató gyanta kifejlesztésére összpontosított. A fő cél az volt, hogy magas bioalapanyag-tartalmat (a bioforrásból származó anyag tényleges százalékos aránya) érjünk el érdekes tulajdonságokkal és jó nyomtatási viselkedéssel kombinálva. Többféle gyantakeveréket készítettünk 70%-tól 84%-ig terjedő bioalapú tartalommal. A legjobb gyantákat az 1. táblázat tartalmazza.

A vizsgálat eredményeit a Journal of ACS applied polymer materials című folyóiratban tették közzé. A bioalapú gyantákhoz képest az anyagok puhábbak és hajlíthatóbbak. A jövőbeni fejlesztések a növényi alapú gyanta merevségének és szívósságának növelésére fognak összpontosítani, a bioalapú tartalom megtartása mellett.

Különbség az ökológiai, bioalapú és újrahasznosítható gyanták között

Gyakran összekeverik, hogy a bioalapú és az újrahasznosítható gyanták két különböző anyagosztály. A bioalapú azt jelenti, hogy a nyersanyagok nem fosszilis eredetűek. Szinte minden esetben a nyersanyag vegyi anyagainak egy része növényekből származik. Gyakran megadják a bioalapú tartalom százalékos arányát. Az újrahasznosítás azt jelenti, hogy az anyag újra felhasználható. A térhálósított gyanták esetében gyakran nehéz a fel- vagy újrahasznosítás. A polimergyantának második életet adni, és nem energiaként felhasználni egy erőműben, vagy alacsony felhasználási szinten felhasználni.

Az ökológiai, növényi és bioalapú 3D-nyomtató gyanták toxicitása

Néhány márka az utóbbi időben növényi alapú, bioalapú vagy öko 3D-nyomtató gyantát dobott piacra. Gondoljunk csak az eSUN eResin-PLA-ra, az Anycubic növényi alapú UV-gyantára, az Elegoo növényi alapú gyorsgyantára és még sok másra. A legtöbb gyanta szójaolajon alapul, amelyet kémiai úton akrilátokká alakítanak, hogy 3D-nyomtató gyantákban használhassák őket.

Sajnos a rendelkezésre álló növényi alapú gyanták egyike sem mutat bioalapú tartalmat, így nem tudni, hogy ezek az anyagok valóban mennyire segítenek egy olyan világ megteremtésében, amely nem támaszkodik megbízhatóan a fosszilis forrásokra. Ráadásul ezeket a gyantákat gyakran alacsony szagú alternatíváknak tekintik. A gyanta szagának nem sok köze van a termék bioalapú jellegéhez, hanem inkább a többi gyanta közül kiválasztott nyersanyaghoz. Például a legtöbb Liqcreate-gyantánk szintén nagyon alacsony szagú.

A nem mérgező, ökológiai és növényi alapú 3D-nyomtató gyanták jövőbeli fejlesztései.

A fentiekben felsoroltak szerint a növényi alapú, öko és nem toxikus SLA gyanták jelenlegi lehetőségei zavarosak és a nem ipari felhasználásra korlátozódnak, van még néhány lépés a javításra. A Liqcreate vezető egyetemekkel együttműködve dolgozik a magas bioalapú tartalommal rendelkező, növényi alapú öko-gyanta kifejlesztésén, amely funkcionális alkatrészekhez használható.

A jelenlegi technológiával lehetséges nagyon magas bioalapú tartalommal rendelkező anyagot létrehozni, azonban a tulajdonságokat javítani kell az ipari felhasználáshoz. A Liqcreate a Groningeni Egyetemmel, a Maastrichti Egyetemmel és az NHL Stendeni Egyetemmel közösen több új tanulmányba kezdett olyan 3D-nyomtatott gyanták kifejlesztése érdekében, amelyek a nyomtatás után újraformázhatók és újrahasznosíthatók.

Már egy kicsit keresgéltem, hogy találjak valami igazán biztonságos 3D nyomtató gyantát, és nem vagyok benne biztos, hogy létezik ilyen termék.

A gyanta 3D nyomtatók, akár lézerrel, LCD-vel vagy DLP-vel, a legjobb minőségű 3D nyomatokat képesek előállítani. Az ilyen berendezések jelenlegi alacsony árai miatt elég nagy a gyanta piaca, és ez (időnként) meglehetősen jó árakat, valamint az anyagok szélesebb választékát eredményezte.

Manapság már mindenféle 3D nyomtató gyantát találhat: erős, rugalmas, átlátszó, színes, hőálló, biokompatibilis és még sok más lehetőséget.

De egy dolog, ami egy kicsit megfoghatatlannak tűnik, az a gyanta, ami valóban biztonságos.

Ne érts félre, MINDEN 3D nyomtató gyanta biztonságosan HASZNÁLHATÓ, ha betartod az eljárásokat és nem rontod el. De gyakran előfordulnak baklövések, akár véletlenül, akár másképp.

A gyantás 3D nyomtatásnak több olyan aspektusa is van, amely aggaszt az ilyen típusú alkalmazásoknál, és remélem, hogy találok valamit, ami mindhárom ellen hat.

Gyanta szag

A legtöbb fotopolimer gyanta meglehetősen szörnyű szagot áraszt. Néha ezeket sikeresen elkapja a gép, néha pedig nem. A kevésbé drága asztali gyanta 3D nyomtatók gyakran megkövetelik, hogy kézzel öntse a gyantát a tartályba, így kitéve azt a levegőnek.

Ezt a szagot valójában az orra érzékeli a levegőben lévő laza részecskéket. Minél több szagot érez, annál több részecske van jelen. Bizonyos értelemben Ön egyfajta szennyezésérzékelő.

Ha ezek a részecskék valóban a levegőben vannak, akkor potenciálisan belélegezheted őket, és így kiteszed a tüdőszövetedet, bármi is legyen az. Éppen ezért erősen ajánlott, hogy a 3D nyomtatást szellőztetett helyen végezze. Laboratóriumunkban van egy légcserélő, amely pontosan ezt teszi.

Gyanta a bőrön

A fotopolimer gyanták általában meglehetősen mérgezőek. Néha nagyon mérgezőek. Ezért tényleg nem szabad hagyni, hogy a test bármely szabadon lévő részéhez érjenek: bőrhöz, szemhez vagy bármihez.

Ha véletlenül mégis így tesz, könnyen lehet, hogy nem sok minden történik azonnal. Ez azért van, mert a szervezetedben fokozatosan kialakulhat egy negatív reakció, ha ismételten érintkezik a vegyszerrel. Aztán egy meghatározatlan jövőbeli időpontban egy expozíció rossz reakciót eredményez, ami lehet hólyagok, légzési problémák vagy rosszabb. A legjobb ötlet, ha soha nem engedi, hogy a fotopolimer gyanták megérintsék Önt.

Ezért erősen ajánlott mindig nitrilkesztyűt használni a gyanta kezelésénél. Emellett viseljen védőszemüveget és valószínűleg laborköpenyt is.

Gyúlékony IPA

Az elkészült gyantás 3D-nyomatok tisztítása gyakran IPA-val, azaz izopropil-alkohollal történik. Ez az általánosan használt oldószer képes feloldani az elkerülhetetlenül megmaradt gyantacseppeket, amelyek a 3D nyomtatóból kikerülve a 3D nyomtató szilárd felületén vannak. Ha nem távolítja el őket, a későbbi kikeményedés megszilárdítja a cseppeket, és máris elrontotta az alkatrészt.

Az IPA lemossa a gyantát, és ezt általában egy pár IPA-val töltött mosótartályban végzik. Az első tartály a "piszkos" tartály, amely a gyanta nagy részét eltávolítja. A második tartály a "végső tisztító" tartály, amely az első tartályból származó maradéktól szabadul meg.

Ez a folyamat jól működik, két dolgot kivéve. A piszkos IPA meglehetősen veszélyes, mert az alkohol megnyitja a bőr pórusait, és ez lehetővé teheti, hogy a feloldott fotopolimer gyanta közvetlenebb úton jusson a szervezetbe, ha a bőrrel érintkezik.

Másodszor, és ami talán még fontosabb, az IPA rendkívül gyúlékony. Óvatosan kell eljárni ezeknek a nagy tartálynyi gyúlékony folyadéknak a kezelésénél és tárolásánál, hogy elkerüljük a súlyos tüzet.

3D nyomtató gyanta biztonságos használata

Ezek a tényezők együttesen problémát jelentenek a 3D nyomtató beállítása során. Míg egy műhelyben vagy gyárban könnyedén leküzdheti mindezeket a kihívásokat, egy fogyasztói környezetben már nehezebb. Az olcsó gyanta 3D nyomtatók bevezetésével attól tartok, hogy sok üzemeltető valóban otthon használja ezeket az eszközöket, és a fent említett összes kockázattal szembesül. Bár néhányan bizonyára megteszik a megfelelő óvintézkedéseket, biztos vagyok benne, hogy sokan nem teszik. Szerintem csak idő kérdése, hogy egyre több mérgezéses reakciót vagy lakástüzet okozó emberrel találkozzunk.

Vízzel mosható 3D nyomtató gyanta

Lehetséges. Nemrégiben hallottam néhány alternatív gyantáról, amelyek talán képesek lennének megoldani ezt a problémát. Az egyik típus a "vízzel mosható" gyanta. A legnépszerűbb típus, amelyet láttam, az Elegoo-tól származik, amely az ELEGOO vízzel mosható 3D nyomtató gyors gyantát gyártja. Ez az anyag abban különbözik, hogy nem használ IPA-t a 3D nyomtatás utáni tisztításhoz. Ehelyett egyszerűen mossa le a nyomtatást meleg vízben!

Ez azt jelenti, hogy eltekinthetünk a gyúlékony IPA nagy üstjeitől, és ez jelentősen csökkentheti a biztonsági kockázatokat. Ezek az anyagok közel sem bocsátanak ki annyi szagot, mint a hagyományos gyanták.

Az ELEGOO termék azonban nem egészen teljes: még mindig mérgező, és nem szabad hozzáérni. Továbbra is kesztyűt kell viselnie, gondoskodnia kell a szellőzésről és a többiről. Még a szennyezett vizet sem lehet a lefolyóba önteni: még mindig tartalmaz oldott gyantát, és hagyni kell a vizet a napon állni, hogy a maradék gyanta megszilárduljon, mielőtt kiszűrné ezeket a szilárd anyagokat és kidobná a vizet.

Nem mérgező gyanta

Egyes fotopolimer gyantákat nem mérgezőként hirdetik. Ez elég jól hangzik, mivel az ezekből az anyagokból készült alkatrészeket az emberi testben vagy azon való használatra szánják, például fogászati eszközökre. A nem toxicitás azonban a gyantából készült nyomatokra vonatkozik, nem magára a gyantára. A Formlabs biokompatibilis anyagai például ezt a nyilatkozatot tartalmazzák:

"A BioMed Clear gyantával nyomtatott mintákat az ISO 10993-1:2018 és az ISO 7405:2018 szabványoknak megfelelően értékelték, és megfelelt a következő biokompatibilitási kockázatokra vonatkozó követelményeknek:"

Létezik valóban biztonságos 3D nyomtató gyanta?

Amit kerestem, az egy olyan gyanta volt, amely:

Gyanta formájában biokompatibilis

Nem bocsát ki szagokat

Nem igényel IPA-t a tisztításhoz

Környezetbarát

Az interneten való hosszas keresgélés után nem hiszem, hogy létezik ilyen gyanta. Találhatunk olyan gyantákat, amelyek a fentiek közül egyet vagy kettőt teljesítenek, de olyat nem, amelyik mindet teljesíti. Talán a polimerizáció beindításához szükséges vegyszerekkel van valami köze? Én biztosan nem vagyok vegyész, így talán a hozzáértőbb olvasók tudnának ehhez hozzászólni. Ha ez a helyzet, akkor lehet, hogy soha nem lesz igazán biztonságos 3D nyomtatógyanta a piacon.

De ha lehetséges, akkor gyanítom, hogy igen népszerűvé válhat a gyantás 3D nyomtatókat kevésbé optimális működési körülmények között használó hobbisták körében. Ha tudsz egy ilyen fenevadról, kérlek, szólj nekünk!