3D-принтеры. Экологические аспекты

Рынок устройств для 3D-печати долгое время считался гадким утенком среди прочей хайтек-электроники, но вектор развития этого сегмента неумолимо стремится вверх, и аналитики говорят о том, что 3D-принтеры могут стать самым крупным высокотехнологическим трендом ближайших лет. На этих устройствах уже печатают одежду и обувь! Но знаете ли вы, насколько экологична технология 3D-печати? Какое сырьё используется для прототипирования? Давайте попробуем разобраться в этих вопросах.

3D-принтер - устройство нового поколения, использующее метод послойного создания физического объекта по цифровой 3D-модели. 3D-печать может осуществляться разными способами и с использованием различных материалов, но в основе любого из них лежит принцип послойного создания (выращивания) твёрдого объекта.

3D печать актуальна во многих областях деятельности человека:

• Для строительства зданий и сооружений.
• Производство различных мелочей в домашних условиях.
• Промышленные вида производства: корпуса экспериментальной техники (автомобили, телефоны), литейные формы и др.
• Производство бижутерии.
• В медицине при протезировании и производстве имплантатов. Не так давно, например, в Китае был создан протез позвонка, который установили 12-летнему ребёнку.
• Производство одежды, обуви и аксессуаров. Да-да, именно одежды! Например, дизайнер из Голландии Ирис Ван Херпен (Iris van Herpen) на Парижской неделе моды представила публике коллекцию одежды, напечатанной на 3D-принтере, в том числе полупрозрачное «ледяное» платье по мотивам диснеевского мультфильма «Холодное сердце». Используя жидкий полимер, который наносился слоями в лучах ультрафиолетового света, технологи компании 3D Systems, которые изготавливали эту модель платья, смогли добиться «ослепительно гладкой», похожей на кристалл льда, поверхности материала.

Для объёмной печати (создания слоёв) используются разные технологии: лазерная стереолитография, лазерное сплавление, ламинирование, струйный метод.

Основным поставщиком сырья 3D-принтерам для прототипирования по-прежнему остаётся неэкологичная углеводородная химия. Аббревиатуры материалов, из которых печатают 3D-объекты - страшилка для любого эколога: АБС-пластик (ABS), поликапролактон (PCL), полиэтилен низкого давления (HDPE), полипропилен (PP), поликарбонат (PC), полифенилсульфон (PPSU), фотополимеры, металлический порошок.

Самый экологичный и биологически совместимый из распространённых материалов для 3D-печати является полилактид (PLA). Этот термопластичный полиэфир производится из отходов биомассы (силос кукурузы или сахарной свеклы). Однако модели, изготовленные из этого вещества, недолговечны и при естественных условиях постепенно разлагаются.

Современные требования к экологической безопасности создаваемых изделий, заставляют исследователей искать всё более совершенные биосовместимые вещества. Наука и инноватика регулярно предлагают новое сырьё для 3D-печати.

Интересную новинку недавно презентовала одна из ведущих британских компаний, Biome Bioplastics. Их новый материал для 3D принтера называется Biome3D и представляет собой биоразлагаемый пластик.

«Будущее биопластика лежит в том, чтобы показать всем как материалы на растительной основе могут превосходить материалы на основе нефти. Наш новый материал для 3D принтеров Biome3D сочетает в себе отличные технические характеристики и натуральное происхождение», - говорит Сали Морли (Sally Morley), директор по продажам компании Biome Bioplastics.

Одной из других экологичных разработок в этой области стало деревянное волокно. Изобретатель Кай Парти (Kai Parthy) создал специальный композит из полимера и дерева. Материал имеет схожие с полиактидом (PLA) свойства, которые позволяют создавать из него твёрдые и долговечные модели. Изделия из композита внешне выглядят как настоящие и пахнут свежеспиленным деревом. 

«Оригинальный» материал для 3D-печати используют принтеры MATRIX от компании Moor Technologies - это обычная бумага формата А4. Создатели чудо-принтера делают ставку на общедоступность исходного материала и скорость изготовления модели. Несомненным минусом этого варианта яляется то, что на одну модель уходит огромное количество бумаги.

А вот компании 3D Systems и Coca-Cola решили создать бытовой 3D-принтер, который в качестве сырья будет использовать пластиковые бутылки от прохладительных напитков. Поддержать идею согласился музыкант Уильям Адамс, более известный под псевдонимом will.i.am. Устройство получило название Ekocycle Cube, а сам will.i.am стал креативным директором торговой марки Ekocycle. Печать осуществляется благодаря картриджам, каждый из которых произведён из трёх пластиковых бутылок. Правда, сам процесс превращения бутылок в расходный материал для принтера производитель берёт на себя, поэтому конечному потребителю остается лишь приобрести готовые картриджи и сдать на переработку использованные.

К слову говоря, музыканты will.i.am и Pharrell Williams коллеги не только в шоу- но и в фэшн-бизнесе. Оба выпустили коллекции одежды из переработанного пластика.

Для полноты картины хочется отметить, что существуют модели 3D-принтеров, которые способны печатать цементными растворами, глиняными смесями и известковым порошком. Такие технологии (например, Contour Crafting) и устройства обычно применяются в строительстве и при ремонте зданий и коммуникаций. Какое сырьё предложит нам «завтрашний день» науки, остается только гадать. Будем надеяться, что эти инновационные материалы будут эко-френдли.

Автор текста: Сазонова Екатерина