Plastic is overal. In de gezondheidszorg, in de transportbranche, bij voedselverpakkingen en in kleding. Ze helpen ons om gezond, mobiel, veilig en warm te blijven. Het materiaal speelt daarmee een enorme rol in ons dagelijks leven en sinds hun opkomst halverwege de twintigste eeuw zijn kunststoffen gaan waarderen, vanwege hun veelzijdigheid, betaalbaarheid en duurzaamheid.
Toch heeft de verwevenheid van plastic met ons dagelijks leven een keerzijde. In 2022 werd wereldwijd zo’n 400 miljoen ton plastic geproduceerd, waarvan slechts 15% werd gerecycled. De rest wordt verbrand, belandt op stortplaatsen of - erger nog - komt terecht in de natuur.
Als we écht iets willen veranderen, moeten we overstappen op een circulaire economie. Dat betekent plastic hergebruiken, repareren en recyclen in plaats van het na één keer gebruiken weg te gooien. Alleen zo kunnen we de plasticvervuiling echt aanpakken. Om lekkage van plastic in het milieu drastisch te verminderen, is een industrieel systeem nodig dat recycling, reparatie en hergebruik van kunststoffen mogelijk maakt, volgens het principe van een circulaire economie.
Additive manufacturing (AM), ook wel 3D-printen genoemd, is een belangrijk hulpmiddel geworden om fysieke voorwerpen en apparaten te maken van driedimensionale modellen die in een virtuele wereld zijn gemaakt. Het wordt beschouwd als een essentiële technologie, voor zowel snelle prototyping, als productie op grotere schaal in de lucht- en ruimtevaart, de auto-industrie en de medische sector.
Wij verwachten dat in de komende 10 jaar de wereldwijde markt voor 3D-printmaterialen meer dan 30 miljard dollar gaat groeien. De grootste inkomsten behoren toe aan polymere materialen, zoals filamenten voor extrusiegebaseerde fused deposition modeling (FDM) en thermohardende polymeren voor vaten fotopolymerisatie (VP) 3D printen. VP neemt momenteel ongeveer de helft van de markt voor 3D-printmaterialen in beslag en presteert beter dan andere AM-technologieën op het gebied van feature resolutie en oppervlakteafwerking.
AM wordt vaak geprezen als een duurzamer alternatief voor traditionele productiemethoden. In tegenstelling tot conventionele technieken, waarbij veel materiaal verloren gaat, belooft AM minder kunststofafval. Toch is niet elke vorm van 3D-printen even milieuvriendelijk. Technieken zoals FDM en selective laser sintering (SLS) gebruiken herbruikbare thermoplasten, waardoor restmateriaal opnieuw kan worden ingezet. Maar bij een andere veelgebruikte methode, VP, ligt dat anders. Hierbij ontstaan thermoharders; kunststoffen met een extreem stevige, chemisch stabiele structuur. Klinkt goed, maar er is een probleem: deze materialen kunnen niet gerepareerd of gerecycled worden. Dit betekent dat VP-geprinte voorwerpen worden weggegooid, wat verder bijdraagt aan de plasticvervuiling.
Om het volledige potentieel van 3D-printen te bereiken, moeten er duurzame alternatieven op de markt worden gebracht, aldus professionals uit de sector. De industrie moet haar producten en processen veranderen om te voldoen aan richtlijnen zoals de Europese Green Deal, die erop gericht is om de huidige economie tegen 2050 om te vormen tot een duurzame, klimaatneutrale en circulaire economie. Dit betekent dat fotopolymeren voor VP niet alleen circulaire scenario's voor het einde van de levensduur moeten hebben (recyclen, hergebruiken, repareren), maar ook moeten worden gemaakt van hernieuwbare grondstoffen in plaats van fossiele grondstoffen.
Het Vitriprint-consortium bestaat uit 11 partijen. Vanuit het bedrijfsleven zijn 6 partners aangesloten, die gezamenlijk de productieketen van additive manufacturing vertegenwoordigen.Van grondstof tot product: Cargill, Chemtrix, Liqcreate, Binder3D, Ultimaker en CHILL. Zij werken samen met 5 kennisinstellingen met de benodigde expertise op het gebied van materiaalontwikkeling en 3D printen: Universiteit Maastricht, Rijksuniversiteit Groningen, Zuyd Hogeschool, Hanze Hogeschool en NHL Stenden. Binnen het project werken onderzoekers en studenten van verschillende niveaus (bachelor, master en PhD) samen met engineers uit de industrie.
In het eerste jaar heeft het project zich gericht op de synthese van nieuwe chemische verbindingen - op basis van natuurlijke grondstoffen - die nodig zijn om de recyclebare 3D printerinkten te maken. Verschillende materialen op basis van lignine, suiker en vetzuren zijn succesvol geproduceerd. Komend jaar worden de inkten ontwikkeld en getest in meerdere 3D printcycli.
Bekijk deze video vooral voor meer informatie en achtergronden.
