A járvány utáni világ nyertese lehet a 3D nyomtatás

Az első igazán jól használható biopolimert, a PLA-ként ismert politejsavat száz éve fedezte fel Wallace Carothers, bár a DuPont vegyipari vállalat kutatóját végül egy másik találmánya, a nejlon tette világhírűvé. A PLA létrejöttének már az 1920-as években is az volt a célja, hogy legyen egy környezetbarátabb műanyag, de előállítása akkoriban túl drága volt, így nem terjedt el. Egészen 1989-ig kellett várni az áttörésre, amikor Patrick Gruber és felesége, Sally rájöttek, hogy az anyag kukoricából is készülhet.

Most bevásárlózacskókban, fesztiválokon használt műanyag evőeszközökben találkozunk a PLA-val, de talán a 3D nyomtatásban betöltött szerepe a legizgalmasabb. Népszerűségét részben az adja, hogy környezetbarát, így bátrabban lehet kísérletezni a nyomtatással, ráadásul könnyen használható, nem vetemedik, és nyomtatás közben nem keletkeznek irritáló gázok.  

A PLA egyik legelőnyösebb tulajdonsága, hogy akkor bomlik le, amikor mi akarjuk. A fröccsöntéssel vagy szálhúzással legyártott tárgy szobahőmérsékleten bármeddig használható, de ha komposztálási körülmények közé kerül, például beletesszük nedves virágföldbe, és elkezdjük melegíteni, akkor 3-6 hónap alatt lebomlik.

– mondta Bodnár Zsolt vegyészmérnök, a PLA nyomtatószálakat gyártó Philament alapítója és vezető fejlesztője, aki 15 éve dolgozik egyedi műanyagokon, és folyamatosan a következő áttöréseket keresi.

Van ugyanis a PLA-nak néhány hátrányos tulajdonsága is. Például az, hogy 60 Celsius-fokon elkezd lágyulni, így kávéspohár nem igazán készülhet belőle, és autóalkatrésznek sem ideális, mert elvetemedik, törik, nagyon nem rugalmas.

Változások a válságban 

„Arra számítunk az elmúlt hónap történései alapján, hogy az ipar átrendeződik a koronavírus-járvány miatt, a gyártócégek jobban bebiztosítják majd a beszállítói láncot” – mondta Bodnár Zsolt. Ezen a területen még a 3D nyomtatókat kiszolgáló iparnak is van feladata, a PLA nyomtatószálak alapanyaga, a PLA-granulátum Amerikából vagy Ázsiából jön, nincs hazai alapanyaggyártás. Ez a hiányosság normális időszakban is hatással van az árakra, például tavaly is volt olyan időszak, amikor az alapanyaghiány miatt 30 százalékkal megnőttek az árak, érdemes lenne tehát idehaza is olcsó keményítőből biopolimert, PLA-t gyártani.

A járványtól függetlenül is növekszik a 3D nyomtatás iránti igény, ahogy egyre bonyolultabb alkatrészeket kell gyártani, és megjelennek a személyre szabott termékek. Senki sem fog hónapokat várni egy alkatrészre, nyomtatni viszont gyorsan lehet. „Pár éve még kutatni kellett, hol vannak egyáltalán 3D nyomtatós csapatok, most viszont már sokan vannak, bombázni kell őket az ajánlatokkal.” A járvány alatti veszélyhelyzet azt is megmutatta, hogy a 3D nyomtatással foglalkozó vállalkozások villámgyorsan tudnak reagálni a megváltozott körülményekre és az új igényekre.

Hosszabb távon az organikus formatervezésű termékek megjelenésére is számítani lehet, és akár egy autót sem a hagyományos módon, kocka és henger formájú testek sokaságából alkotnak majd meg, hanem a biológiai alakzatokat utánzó szerkezetek lesznek. Egy tartóelemet így jóval kevesebb anyagból, nagyobb szilárdsággal elő lehet állítani, ami könnyebb autókat és kisebb fogyasztást eredményezhet. Ilyen alkatrészeket fröccsöntve nem lehet legyártani, rétegről rétegre felépítve viszont nincsenek geometriai akadályok.

Igényekhez hangolva

A Philamentnél nemcsak a cikk elején említett hiányosságokat küszöbölik ki, új képességekkel is felruházzák a PLA-t. Az egyik projektben azzal kísérleteztek, miként lehetne csillogóvá tenni az anyagot, fémlapocskákat kevertek bele. Ezek túl nagynak bizonyultak, nem lehetett jól nyomtatni, ezért lementek a nanométeres tartományig, és végül kiderült, hogy a szál az adaléknak köszönhetően antibakteriális hatású, a belőle készült tárgyak akár az egészségügyben, éttermekben is használhatók.

Nagy az érdeklődés például az üvegszállal megerősített anyaguk iránt is, amelyben töltőanyaggal megerősítik a politejsav homogén szerkezetét, és ennek köszönhetően nem lesz olyan törékeny. Ebből akár nagyobb szerkezetek, autóalkatrészek belső merevítése is legyártható. Azt a szálat pedig, amelynél szénport adtak a PLA-hoz, az elektronikai iparban alkalmazzák, mert nem töltődik fel elektromosan.

Legújabb fejlesztésük egy habosított szál, amely térfogatarányosan feleakkora tömegű, mint a hagyományos PLA. Trükkös volt kitalálni, hogy a szál készítésekor ne kezdjen felhabosodni az anyag, csak akkor, amikor kijön a 3D nyomtatóból. A habos szerkezetre akár élő sejttenyészetet is fel lehet futtatni, így nemcsak élő szerkezetet utánzó, hanem akár valóban élő tárgyakat is létre lehet hozni.