Milieuvriendelijke ondersteuning voor 3D

Onderzoekers aan het Institut für Kunststofftechnik van de Universität Stuttgart ontwikkelen een nieuw materiaal voor ondersteunende structuren voor 3D-printprocessen.

3D-printen biedt een breed scala aan opties voor het produceren van complexe vormen en geometrieën. Additieve fabricageprocessen zijn inmiddels een integraal onderdeel van industriële fabricage en ontwikkeling. Met deze processen kunnen modellen, monsters, prototypes, gereedschappen en eindproducten snel, gemakkelijk en goedkoop worden geproduceerd.

Voor constructies zoals overhangen, holtes of ondersnijdingen zijn echter ondersteunende constructies nodig als ze in een 3D-printer moeten worden geprint. Deze draagconstructies moeten achteraf worden verwijderd zonder dat er resten achterblijven. Dit kost vaak veel tijd. Daarnaast worden vaak bepaalde kunststoffen gebruikt, die alleen kunnen worden opgelost door zuur, basen of oplosmiddelen. Dit vervuilt het afvalwater, omdat niet alleen kunststofresten in het afvalwater terechtkomen, maar ook de chemicaliën.

Biologisch afbreekbare kunststof

De onderzoekers in Stuttgart ontwikkelen momenteel een nieuw materiaal voor de ondersteuningsstructuur dat zowel in water oplosbaar als biologisch afbreekbaar is. Het gaat om een kunststof op basis van polyhydroxybutyraat dat een compound vormt met een zout.

Met deze compound kunststof als dragermateriaal kunnen structuren worden gecreëerd die na het printproces eenvoudig met water worden uitgewassen. Het water verwijdert het zout uit de poreuze structuur, zodat het materiaal uiteenvalt tot kleine fragmenten en zonder residu uit de component kan worden verwijderd. De in het water opgeloste kunststof onderdelen kunnen dan volledig biologisch afgebroken worden door micro-organismen.

Voorbeeld van een onderdeel met een ondersteunende structuur.

Dit kan een bestaand probleem bij 3D-printen oplossen, vooral in privé-toepassingen. Het afval dat ontstaat, is in de huidige toepassingen problematisch. Er ontstaat afvalwater door het ondersteunende materiaal chemisch te verwijderen. Omdat bepaalde soorten kunststof alleen met zuur, basen of oplosmiddelen kunnen worden opgelost, moet het afval of afvalwater tegen hoge kosten worden afgevoerd. Daarnaast worden ook oplosbare ondersteunende structuurmaterialen gebruikt, die volledig in water kunnen worden opgelost.

Bij toepassingen in de particuliere sector wordt het resulterende afvalwater, inclusief de daarin opgeloste polymeren, echter via het afvalwater afgevoerd en komen de polymeerketens in het milieu terecht.

Foto: IKT, Universität Stuttgart