Dobra strona tego stanu rzeczy jest taka, że nie grozi nam bunt androidów, które zamieszkiwały tytułowy park rozrywki w super produkcji HBO. To wciąż przed nami. Tak samo jak wiele drobnych usprawnień trójwymiarowego druku, które widzieliśmy w serialu „Westworld”.
Naukowcy nie ustają bowiem w wynajdowaniu innowacji związanych z technologią druku 3D. Wśród nich są m.in. nowe „tusze” o lepszych parametrach i wszechstronniejsze metody ich obróbki. Do tej ostatniej kategorii należy propozycja naukowców z Politechniki Krakowskiej (PK). – Opracowaliśmy sposób, dzięki któremu bardziej zaawansowane techniki druku 3D mają szansę stać się przystępniejsze – cieszy się prof. Joanna Ortyl z PK.
Mono, oli, poli
Co zrobili badacze z Krakowa? Opracowali klasę fotoinicjatorów o wdzięcznej nazwie pochodnych 2-amino-1,3-dikarbonitrylu. Zanim waga ich osiągnięcia stanie się jasna, musimy zrobić krok wstecz i opowiedzieć nieco o druku 3D w ogóle.
Najbardziej popularną wersją drukarek są urządzenia filamentowe. To maszyny, którym za „tusz” służą żyłki polimerowe. Materiał ten podawany jest z rolki do głowicy (ekstrudera), gdzie jest topiony, a następnie nakładany warstwa po warstwie, tworząc pożądany przedmiot.
To niejedyna klasa drukarek 3D. Przemysł wykorzystuje np. maszyny pracujące z bardzo wysokimi temperaturami, gdzie tuszami są proszki metali. Kolejną są urządzenia, które zamiast polimeru wykorzystują żywicę – materiał, z którego polimer dopiero powstanie (polimer to związek chemiczny, który przypomina długi łańcuch powtarzających się jednostek, zwanych monomerami). Żywica to nic innego jak zupa takich monomerów (i nieco dłuższych oligomerów), która zamieni się w polimer, jeśli ją utwardzimy.
– Takie drukarki pozwalają osiągnąć wyższą rozdzielczość niż urządzenia filamentowe. Więc drukowane przedmioty mają więcej szczegółów. Przy okazji są też wytrzymalsze. Obie cechy są pożądane z punktu widzenia branż, które wykorzystują druk 3D do prototypowania – wyjaśnia prof. Ortyl.
Niech stanie się światłość
Żywica jako materiał konstrukcyjny może kojarzyć się z przemysłem jachtowym, w końcu kadłuby wytwarza się z żywic epoksydowych. Stoczniowcy korzystają jednak z żywic chemoutwardzalnych, które nabierają ostatecznej struktury (chemicy mówią: polimeryzują i sieciują) pod wpływem reakcji chemicznych. Druk 3D korzysta z fotoutwardzania, gdzie impulsem jest światło.
– Utwardzenie następuje w ciągu kilku sekund. To technologia bardzo podobna do tego, co znamy z gabinetów dentystycznych: tam też wypełnienia ubytków utwardza się za pomocą światła – tłumaczy prof. Ortyl. Aby żywica zaczęła sieciować i polimeryzować, należy dodać do niej związek chemiczny, który jest aktywowany pod wpływem światła – to fotoinicjator. Naukowcy z PK opracowali nowe związki należące do tej właśnie klasy.
Innowacja kryje się w tym, że inicjatory zaczynają aktywność pod wpływem zwykłego światła widzialnego. Przemysłowe drukarki 3D pracujące z żywicami najczęściej do utwardzania wykorzystują światło niebieskie, a to wymaga jego specjalistycznych źródeł (co przekłada się na ceny urządzeń). – W praktyce oznacza to, że nie musimy zmieniać sprzętu; po prostu do tego, którym już dysponujemy, wlewamy tusz zawierający nasz inicjator i po uruchomieniu drukarki 3D zaopatrzonej w zwykłe diody LED możemy zacząć drukować – mówi prof. Ortyl.
Inicjator okazał się na tyle atrakcyjny, że naukowcy pracują nad jego komercjalizacją w ramach specjalnie powołanej do tego celu spółki. Udało jej się pozyskać dużego partnera z sektora prywatnego dzięki udziałowi w programie łączącym takie młode spółki z podmiotami o ugruntowanej pozycji rynkowej prowadzonym przez Krakowski Park Technologiczny. – Mamy rynkowy produkt. Bardzo nam zależy, żeby ta współpraca pozwoliła wprowadzić go do sprzedaży – podsumowuje krakowska badaczka. ©℗
