Dall'invenzione della stampa 3D in resina nel 1986, i materiali in resina per la stampa 3D erano basati principalmente sulla chimica epossidica e acrilica da fonti non biobased. Recentemente l'industria si è concentrata su materie prime sostenibili e sullo sviluppo di resine per la stampa 3D ecologiche e biologiche alternative. Su questo argomento, 3D ADEPT Mag intervistato LiqcreateDirigente vendite e marketing, Ruben Bosch. Hanno discusso di materiali non tossici e delle diverse forme di tossicità e soluzioni esplorate per ridurre la tossicità nella stampa 3D in resina.
Sviluppo di resine eco-uv biobased e vegetali per la stampa 3D
Nel campo dello sviluppo di materiali e resine, la produzione additiva (AM) / 3D-pinting offre la possibilità di produrre una gamma versatile di materiali e resine personalizzati. Dal campo del lavoro, c'è un bisogno crescente di elementi costitutivi sostenibili per sviluppare la resina a base biologica. Sebbene le resine fotopolimeriche termoindurenti siano sostenibili a causa dell'assenza di inquinamento ambientale, nelle formulazioni delle resine vengono utilizzati solventi organici volatili, la maggior parte delle materie prime proviene ancora da fonti non biobased. Pertanto le formulazioni di resine fotopolimeriche termoindurenti disponibili sul mercato potrebbero essere ancora più sostenibili.
Immagine da resina vegetale ecologica sviluppata da Liqcreate e NHL Stenden, pubblicato in Materiali polimerici applicati ACS.
Le materie prime in resina sono per lo più ancora di origine fossile e una volta indurite, gli oggetti stampati in 3D non sono riciclabili o rielaborabili in altri oggetti. In questo progetto, NHL Stender ed Liqcreate funzionerà su sviluppo di fotopolimeri a base biologica resine a base di mattoncini derivati vegetali. Sulla base di questi elementi costitutivi, verranno realizzate e polimerizzate formulazioni di resine fotopolimeriche, dopodiché verranno mappate le proprietà meccaniche. Le migliori formulazioni di resine fotopolimeriche verranno utilizzate per la stampa 3D di oggetti, la cui riciclabilità sarà studiata. Il team di ricerca e sviluppo di Liqcreate sta lavorando a stretto contatto con i laboratori e i ricercatori della NHL Stenden University per sviluppare un prototipo di formulazione in resina per la stampa 3D. Oltre alla nostra attuale offerta di prodotti, vengono sviluppate nuove resine fotopolimeriche a base biologica per uso commerciale. Nella fase successiva del progetto, la migliore tecnologia delle resine biobased e le materie prime vengono ridimensionate e le proprietà delle resine vengono convalidate e ottimizzate.
Proprietà meccaniche della resina per stampa 3D di origine vegetale
La prima fase dello studio si è concentrata sullo sviluppo di una resina per stampa 3D a base vegetale, biologica ed ecologica. L'obiettivo principale era quello di ottenere un elevato contenuto biologico (la percentuale effettiva di materiale che ha una fonte biologica) in combinazione con proprietà interessanti e un buon comportamento di stampa. Sono state realizzate miscele di resine multiple con un contenuto biobased dal 70% all'84%. Le migliori resine sono elencate nella tabella 1. I risultati di questo studio sono stati pubblicati nel Giornale di materiali polimerici applicati ACS. Rispetto alle resine a base biologica, i materiali sono più morbidi e pieghevoli. Lo sviluppo futuro si concentrerà sull'aumento della rigidità e della tenacità di questa resina vegetale, pur mantenendo il contenuto biologico.
| Tabella 1. Caratteristiche dei prodotti stampati in 3D da resine biobased. | |||||
| Resina | Tg
° C |
Modulo di tensione
MPa |
Allungamento a rottura
% |
Resistenza alla trazione
MPa |
Contenuti a base biologica |
| Campione-06 | 80.2 | 870 ± 44 | 18 ± 3 | 36.4 ± 0.4 | 76.0% |
| Campione-09 | 96.9 | 1007 ± 30 | 10 ± 2 | 43.7 ± 0.3 | 77.5% |
| Campione-10 | 78.1 | 727 ± 12 | 24 ± 3 | 28.3 ± 0.3 | 79.7% |
Differenza tra resine eco, biobased e riciclabili
Le resine spesso miste, a base biologica e riciclabili sono due diverse classi di materiali. Biobased significa che le materie prime provengono da un'origine non fossile. In quasi tutti i casi, una parte delle sostanze chimiche delle materie prime proviene dalle piante. Spesso viene fornita una percentuale di contenuto biobased. Riciclare significa che il materiale può essere riutilizzato. Con le resine reticolate è spesso difficile riciclare o riciclare. Per dare una seconda vita alla resina polimerica e non utilizzarla come energia in una centrale elettrica o utilizzarla in un'applicazione di fascia bassa.
Tossicità delle resine per stampa 3D ecologiche, vegetali e biologiche
Alcuni marchi hanno recentemente lanciato una resina per stampa 3D a base vegetale, biologica o ecologica. Pensa al eSUN eResina-PLA, le Anycubic Resina UV a base vegetale, le Elegoo Resina rapida di origine vegetale e tanti altri. La maggior parte delle resine sono a base di olio di soia che viene trasformato chimicamente in acrilati da utilizzare nelle resine per la stampa 3D. Sfortunatamente nessuna delle resine a base vegetale disponibili mostra alcun contenuto a base biologica, quindi non si sa quanto questi materiali aiutino davvero a creare un mondo senza affidabilità sulle fonti fossili. Inoltre queste resine sono spesso viste come alternative a basso odore. L'odore di una resina non ha molto a che fare con la natura bio-based del prodotto, ma più con la scelta delle materie prime rispetto alle altre resine. Ad esempio la maggior parte dei nostri Liqcreate resine hanno anche un odore molto basso.
Sviluppi futuri nelle resine per stampa 3D non tossiche, ecologiche e vegetali.
Come elencato sopra, le attuali opzioni nelle resine SLA a base vegetale, ecologiche e non tossiche sono confuse e limitate all'uso non industriale, ci sono alcuni passaggi da migliorare. Liqcreate sta collaborando con le principali università per sviluppare resine ecologiche a base vegetale con un alto contenuto di biobased che possono essere utilizzate per parti funzionali. Con l'attuale tecnologia è possibile creare un materiale con un contenuto biologico molto elevato, tuttavia le proprietà devono essere migliorate per l'uso industriale. Liqcreate ha avviato diversi nuovi studi insieme all'Università di Groningen, all'Università di Maastricht e alla NHL Stenden University per sviluppare resine stampate in 3D che possono essere rimodellate e riciclate dopo la stampa. Seguici su Instagram, Facebook or LinkedIn per ricevere le ultime notizie sullo sviluppo della nostra resina ecologica a base vegetale.
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