Afbeelding
De inkten die gebruikt worden in commerciële 3D-printers zijn slecht voor het milieu omdat ze gemaakt zijn van aardolie. Ze zorgen voor problemen zoals broeikasgassen, slechte luchtkwaliteit, opwarming van de aarde en vervuiling van water en land. Daarnaast is het lastig om geprinte objecten te repareren of opnieuw te gebruiken. Daarom willen we graag nieuwe inkten ontwikkelen die hernieuwbaar en recyclebaar zijn, zodat we kunnen voldoen aan de vraag naar duurzame 3D-printmaterialen.
Aanleiding
Met 3D-printen kunnen we onderdelen op maat maken van verschillende materialen. De markt voor 3D-printmaterialen groeit snel en zal in 2030 naar verwachting meer dan $20 miljard waard zijn. Momenteel gebruiken we vaak fotopolymeerharsen (is in feite de inkt voor de printer) bij 3D-printen omdat ze stabiel zijn en goed werken met stereolithografie. Dit is een techniek waarbij vloeibare harsen precies uitharden. Maar de harsen die we nu gebruiken zijn gemaakt van fossiele grondstoffen en kunnen niet gerecycled worden. Daarom hebben we behoefte aan betaalbare harsen gemaakt van hernieuwbare grondstoffen.
Welk probleem lost het project op?
In dit project proberen we betere inkten te maken voor 3D-printers. De inkten die nu worden gebruikt zijn gemaakt van fossiele grondstoffen en kunnen niet gerecycled worden. Dit is duur en slecht voor het milieu. We willen nieuwe inkten ontwikkelen die gemaakt zijn van natuurlijke materialen, die wel gerecycled kunnen worden. Dit zou het hergebruik van 3D-geprinte producten mogelijk maken. Het project is een antwoord op de vraag van Liqcreate, een bedrijf dat goede inkten wil hebben voor hun 3D-printers. Op dit moment zijn er nog geen goede inkten op de markt die aan deze eisen voldoen.
Wie is het projectteam
Het projectteam bestaat uit drie partijen: Liqcreate, NHL Stenden Hogeschool en de Universiteit Maastricht. Liqcreate is een bedrijf dat werkt aan duurzame 3D-printinnovaties. NHL Stenden Hogeschool en de Universiteit Maastricht zijn kennisinstellingen die veel weten over groene chemie en duurzame polymeren. Samenwerking tussen deze drie partijen is erg belangrijk. Het projectteam bestaat uit onderzoekers en studenten van verschillende niveaus (bachelor, master en PhD) van beide instellingen. We werken samen aan de uitvoering van het project.
Hoe pakt het projectteam dat aan?
Het doel van dit project is om duurzame fotopolymeerharsen te maken van biomassa die we na het 3D-printen kunt recyclen. Eerder is er al onderzoek gedaan naar fotopolymeerharsen gemaakt van plantaardige olie, zoals sojaboonolie, bij NHL Stenden Hogeschool. Nu willen we deze bioharsen recyclebaar maken door gebruik te maken van speciale materialen genaamd "vitrimeren". Deze materialen kunnen gerepareerd, veranderd en gerecycled worden, omdat ze speciale verbindingen hebben. Hierdoor kunnen we helpen om fotopolymeren te recyclen, wat een oplossing kan zijn voor het probleem dat deze nu moeilijk te hergebruiken zijn. Ook is het goed dat we minder gebruik maken van fossiele grondstoffen door plantaardige bouwstenen te gebruiken.
Voornaamste/voorlopige resultaten
Het project heeft zijn doel bereikt door het succesvol afronden van verschillende deelprojecten:
-
We hebben bouwstenen gemaakt en onderzocht die afkomstig zijn van natuurlijke bronnen, zoals kampfer, lignine en vetzuren.
-
We hebben verschillende inktsoorten samengesteld voor 3D-printers met behulp van deze bouwstenen.
-
We hebben diverse prototypes geprint met behulp van deze inkt en de eigenschappen van de geprinte producten getest.
Om te onderzoeken of de geprinte objecten recyclebaar zijn, hebben we ze vermalen tot poeder en vervolgens in een mal onder hoge temperatuur en druk omgezet in "nieuwe" producten. We hebben deze procedure drie keer herhaald en de producten van elke cyclus getest. De resultaten lieten zien dat de mechanische eigenschappen consistent bleven. Dit betekent dat de nieuw ontwikkelde 3D-printinkt circulair is.
