Un nuovo tipo di resina riciclabile, realizzata con materiali di origine biologica, è stata progettata per l'uso in applicazioni di stampa 3D.
In uno studio pubblicato oggi su Nature , i ricercatori dell'Università di Birmingham hanno dimostrato che le strutture stampate in 3D ad alta risoluzione possono essere prodotte da una materia prima interamente di origine biologica.
Una volta raggiunta la fine della loro vita utile, i prodotti possono essere riciclati all'interno di un sistema a circuito quasi completamente chiuso.
Le resine fotopolimeriche, che si induriscono o polimerizzano con l’esposizione alla luce, sono comunemente utilizzate nella produzione di parti stampate in 3D su misura. Tuttavia, mentre le tecnologie per migliorare la risoluzione della stampa 3D e la sua velocità di produzione hanno fatto notevoli progressi, le resine stesse sono cambiate molto poco da quando il processo è emerso per la prima volta negli anni '80.
I materiali di base, solitamente resine epossidiche o acrilici, provengono principalmente da materie prime petrolchimiche. Sebbene siano stati compiuti alcuni progressi nell'uso di resine più sostenibili derivate dalla biomassa, la riciclabilità di queste è ancora limitata, perché si basa sulla creazione di legami irreversibili quando la resina si indurisce.
Per rompere questi legami, è necessario aggiungere ulteriori sostanze chimiche in ogni fase, determinando un "effetto valanga", in cui l'unico modo per riciclare il materiale è produrne di più.
Al contrario, il team guidato da Birmingham è riuscito, per la prima volta, a produrre una resina fotopolimerica che può essere stampata ad alta risoluzione ma che può poi essere scomposta nelle sue parti costitutive, riciclata e ristampata, con l’aggiunta solo di un piccola quantità di fotoiniziatore per mantenere le proprietà curabili del materiale.
Il ricercatore capo, il professor Andrew Dove, ha dichiarato:“Il nostro approccio rappresenta un importante passo avanti rispetto al fare affidamento su resine stampabili in 3D ottenute da prodotti petrolchimici, che non possono essere riciclate in modo efficiente. Anche se abbiamo ancora miglioramenti da apportare alle proprietà della nuova resina, questa ricerca apre aprire nuove entusiasmanti strade di sviluppo."
La materia prima per il processo è costituita dall’acido lipoico, una molecola di acido grasso presente in natura che viene comunemente venduta come integratore alimentare. Il team ha creato una combinazione di due monomeri dell'acido lipoico da cui è riuscito a produrre una resina che poteva essere riciclata nei monomeri o direttamente nella molecola originale per il riciclo.
Nello studio, i ricercatori hanno completato due "ricicli", ma prevedono che sarebbero possibili ulteriori ricicli.
Gli usi del materiale potrebbero includere industrie in cui viene utilizzata la prototipazione rapida per testare i prodotti prima di passare alla produzione di massa. Sebbene attualmente il materiale sia più flessibile di quello comunemente utilizzato nell'industria, le applicazioni future potrebbero includere parti automobilistiche, componenti medici e dentistici e persino il design di gioielli.
Josh Worch, ricercatore co-responsabile, ha dichiarato:“Consentire il riciclaggio nel settore della stampa 3D mediata dalla luce è essenziale poiché si tratta di un metodo in rapida espansione per la produzione di materiali. Ora abbiamo la prospettiva, con la nostra tecnologia, di contribuire a garantire che il riciclaggio diventi una funzionalità incorporata della stampa 3D."
L'Università di Birmingham Enterprise ha depositato una domanda di brevetto riguardante la resina e il suo utilizzo nella stampa 3D.
Ulteriori informazioni: Andrew Dove, Una resina fotopolimerica circolare proveniente da fonti rinnovabili per la produzione additiva, Nature (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07399-9. www.nature.com/articles/s41586-024-07399-9
Informazioni sul giornale: Natura
Fornito dall'Università di Birmingham
