A impressão 3D BeAM fica mais ecológica

Em 2014, Carolina abriu seu primeiro makerspace – 400 pés quadrados na Kenan Science Library. Hoje, o campus abriga vários makerspaces. Três deles fazem parte do BeAM@CAROLINA, aberto a todos os alunos, funcionários e professores da Carolina.

Em dois desses espaços, os alunos podem projetar um objeto em seus computadores e dar vida a ele por meio da impressão 3D. Durante a impressão, um material semelhante a um fio chamado filamento é alimentado nas impressoras e, em seguida, colocado em camadas em uma placa abaixo. Depois que todas as camadas estiverem abaixadas, o objeto 3D estará completo. No entanto, nem todos os projetos são bem-sucedidos e, como a maioria dos filamentos é de plástico, os projetos impressos em 3D com falha acabam no lixo.

"A grande maioria da impressão 3D é lixo", disse Glenn Walters, consultor técnico sênior da BeAM. "Mas com allPHA da colorFabb, você nem precisa de um fluxo de reciclagem - é compostável."

A Eastman Chemical Company forneceu generosamente à BeAM o filamento XT da colorFabb (um poliéster de copolímero ou CPE) por anos. Em 2022, o novo filamento biodegradável allPHA (pronuncia-se alfa) da colorFabb tornou-se disponível. Nesse ponto, a BeAM começou a pensar em maneiras de complementar o filamento XT forte e resistente à temperatura com este novo filamento sustentável.

Ao oferecer allPHA em seus espaços, a BeAM está diminuindo sua pegada de resíduos. A BeAM também está pesquisando maneiras de reprocessar e reutilizar esse material.

No espaço do fabricante de Murray, Walters aponta para as impressoras PRUSA 3D, onde os alunos podem fazer objetos com todos os filamentos PHA. As impressoras PRUSA em Carmichael serão configuradas com o novo filamento em breve. Em ambos os espaços, algumas impressoras UltiMaker também podem imprimir com allPHA.

De acordo com a colorFabb, o uso de allPHA reduz os gases de efeito estufa e a poluição ambiental por plásticos, ao mesmo tempo em que cria uma economia circular.

Para a maioria de seus filamentos, a colorFabb aconselha os fabricantes a imprimir em uma placa aquecida. Mas para todos os PHA, é preferível uma placa fria. Camas não aquecidas significam menos eletricidade necessária – menos eletricidade se traduz em menos emissões de gases de efeito estufa.

A natureza suave e flexível de allPHA cria uma curva de aprendizado para os fabricantes. Mas como o material é biodegradável, há mais espaço para tentativa e erro e menos preocupação de que projetos fracassados ​​acabem em aterros sanitários por centenas de anos.

A diferença nos materiais é óbvia. Enquanto o allPHA tem uma textura mais natural, o filamento XT é brilhante. Os dois filamentos são compostos de diferentes tipos de polímeros. Especificamente, allPHA é feito de polímeros de polihidroxialcanoato. Esses polímeros são criados por fermentação por bactérias. Diferentes tipos de bactérias produzem diferentes polímeros de PHA. Esses diferentes polímeros são então colocados juntos para criar um filamento forte e resiliente.

BeAM mantém allPHA em estoque para projetos futuros. O custo deste filamento é cerca de 30% superior ao dos filamentos não biodegradáveis. Reconhecendo o papel que o allPHA poderia desempenhar na redução dos resíduos do campus e das emissões de gases do efeito estufa, a Sustainable Carolina descobriu que fazia sentido ajudar a financiar o estoque inicial do allPHA.

Joel Hopler, supervisor técnico do Hanes Art Center/Murray makerspace, mostra um espaço experimental em uma pequena floreira elevada criada no início deste ano para mostrar à equipe como todos os objetos PHA se quebram.

Fora do BeAM makerspace, há um lugar para prestar homenagem a todas as falhas impressas do PHA: um pequeno vaso elevado. A velocidade da decomposição depende da espessura do material, juntamente com fatores de compostagem como calor, umidade e atividade microbiana.

No futuro, a BeAM espera comprar um triturador para quebrar mecanicamente todos os projetos PHA que falharam. Isso forneceria um salto inicial para o processo de decomposição.

A equipe se mantém atualizada na literatura científica que descreve métodos para otimizar a biodegradação no meio ambiente. Isso é seguro porque o material não produz microplásticos durante a decomposição.

"Os alunos da Carolina são apaixonados pelo meio ambiente", disse Walters. “Ao criar um ambiente mais controlado, podemos dar a eles acesso a materiais com os quais não precisam se preocupar e ajudá-los a estabelecer melhores hábitos”.