زباله‌های پلاستیکی یک مشکل جدی در دنیای مدرن به شمار می‌آیند. این نوع زباله‌ها به دلیل عدم تجزیه آسان و طولانی بودن زمان تجزیه، می‌توانند به محیط زیست آسیب بسیاری وارد کنند. اما از طرف دیگر تحقیقات نشان داده است که از طریق استفاده از دستگاه‌ها و تجهیزات مناسب، می‌توان پلاستیک‌های بازیافت شده را مجدداً برای تولید محصولات پلاستیکی استفاده کرد. یکی از نتایج یک پروژه تحقیقاتی در گروه مهندسی دانشگاه اهروش نشان می‌دهد که بازیافت زباله‌های پلاستیکی می‌تواند به تولید رشته‌های استاندارد برای صنعت چاپ سه بعدی منجر شود. چاپ سه بعدی یک صنعت رو به رشد است و نیاز به رشته‌های با کیفیت چاپ شده دارد. این پروژه نشان می‌دهد که با استفاده از پلاستیک‌های بازیافت شده می‌توان رشته‌های با کیفیت و استاندارد برای این صنعت تولید کرد. امروزه با استفاده از پرینترهای سه بعدی و بازیافت پلاستیک، ساخت مدل‌های پلاستیکی مختلف ممکن شده است. در ادامه شما را با کاربرد مواد بازیافت در چاپ سه بعدی بیشتر آشنا می کنیم.
مزایای استفاده از مواد بازیافتی در چاپ سه بعدی
استفاده از مواد بازیافتی در چاپ سه بعدی یک راه کار موثر برای کاهش مصرف پلاستیک جدید و حفظ محیط زیست است. بازیافت پلاستیک‌ها و استفاده از آنها در فرآیند چاپ سه بعدی دارای مزایای زیر است:
کاهش وابستگی به پلاستیک جدید
استفاده از مواد بازیافتی در چاپ سه بعدی به معنای کاهش نیاز به پلاستیک جدید و تولید بیشتر آن است. این باعث کاهش فشار بر منابع طبیعی و کاهش آلودگی محیط زیست مرتبط با تولید پلاستیک جدید می‌شود.
کاهش زباله‌های پلاستیکی
استفاده از مواد بازیافتی به جای پلاستیک‌های یکبار مصرف به معنای کاهش تولید زباله‌های پلاستیکی است. با استفاده از زباله‌های پلاستیکی بازیافت شده می‌توان آنها را به جای اینکه به صورت زباله دور ریخت به مواد اولیه برای چاپ سه بعدی تبدیل و مجدداً استفاده کرد.
کاهش هزینه‌ها
استفاده از مواد بازیافتی می‌تواند هزینه‌های تولید را کاهش دهد. زباله‌های پلاستیکی بازیافت شده معمولاً ارزانتر از پلاستیک جدید هستند و استفاده از آنها می‌تواند هزینه‌های مربوط به تهیه مواد اولیه را کاهش دهد.
تنوع مواد
استفاده از مواد بازیافتی در چاپ سه بعدی امکان استفاده از تنوع بیشتری از مواد را فراهم می‌کند. زباله‌های پلاستیکی بازیافت شده ممکن است از نوع‌ها و آلیاژهای مختلفی تشکیل شوند که می‌توانند در فرآیند چاپ سه بعدی استفاده شوند و به تنوع محصولات چاپ شده اضافه کنند.
هرچند که استفاده از مواد بازیافتی در چاپ سه بعدی مزایای محیط زیستی و اقتصادی بسیاری دارد؛ اما باید توجه داشت که کیفیت و خواص مکانیکی محصولات چاپ شده با استفاده از مواد بازیافتی ممکن است در مقایسه با پلاستیک جدید کاهش یابد. لذا در انتخاب مواد بازیافتی برای چاپ سه بعدی، عوامل مربوط به کیفیت محصول نیز باید مورد بررسی قرار گیرد.
چه موادی می‌توانند در چاپ سه بعدی استفاده شوند؟
در چاپ سه بعدی مواد مختلفی استفاده می‌شوند که شامل مواد پلاستیکی، فلزی، سرامیکی و بیولوژیکی می‌شوند. در زیر به برخی از مواد قابل استفاده در چاپ سه بعدی اشاره می‌کنیم:
۱. پلاستیک‌ها: پلاستیک‌های مختلفی مانند آکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS)، پلی لاکتیک اسید (PLA)، پلی‌اتیلن ترفتالات ((PET، پلی‌کربنات (PC ) و پلی‌اورتان (PU( در چاپ سه بعدی استفاده می‌شوند. هر نوع پلاستیک ممکن است ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را داشته باشد.
۲. فلزها: فلزهایی مانند آلومینیوم، فولاد ضدزنگ، تیتانیوم و نیکل کروم مولیبدن در فرآیند چاپ سه بعدی فلزی استفاده می‌شوند. این فرآیند به عنوان چاپ سه بعدی فلزی یا سینترینگ لیزری فلز شناخته می‌شود.
۳. سرامیک‌ها: سرامیک‌های مختلفی مانند اکسید آلومینیوم، نیترید سیلیکون و کربید سیلیکون در چاپ سه بعدی سرامیکی استفاده می‌شوند. این مواد به عنوان مواد سرامیکی با خواص مکانیکی و حرارتی بالا استفاده می‌شوند.
۴. بیولوژیکی: مواد بیولوژیکی مانند هیدروژل‌ها، بایومتریال‌ها و فیبرهای بیولوژیکی در چاپ سه بعدی بیولوژیکی استفاده می‌شوند. این مواد برای کاربردهای پزشکی توسعه بافت و تحقیقات بیولوژیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
همچنین، تحقیقات در حال انجام است تا مواد جدیدی برای استفاده در چاپ سه بعدی معرفی شوند از جمله مواد هوشمند که در پاسخ به تحرک، حرارت یا سایر پارامترها تغییر شکل می‌دهند. مواد مورد استفاده در چاپ سه بعدی معمولاً به صورت فیلامنت، پودر یا رزین عرضه می‌شوند.
چه روش های برای بازیافت و پالایش مواد بازیافت در چاپ سه بعدی وجود دارد؟
برای بازیافت و پالایش مواد بازیافت در چاپ سه بعدی روش‌های مختلفی وجود دارد. در زیر چندین روش بازیافت و پالایش مواد بازیافت در چاپ سه بعدی را معرفی می‌کنیم:
۱. ذوب مجدد : در این روش مواد بازیافتی پلاستیکی را می‌توان با ذوب کردن به حالت مایع درآورد و سپس با استفاده از دستگاه چاپ سه بعدی، قطعات جدید را تولید کرد. در روش ذوب پلاستیک بازیافتی به همراه مواد افزودنی مورد نیاز مانند رنگ‌دهی و مواد تقویت‌کننده مخلوط می‌شود.
۲. فرآیند خمیرسازی: در این روش، مواد بازیافتی پلاستیکی را به صورت خمیری در می‌آورند و از طریق دستگاه خمیرساز ( عبور می‌دهند. خمیر حاصل را می‌توان در قالب فیلامنت‌های پلاستیکی تولید کرد که برای استفاده در دستگاه‌های چاپ سه بعدی مناسب هستند.
۳. فرآیند سینترینگ لیزری: در این روش پودرهای بازیافتی مانند پودر پلاستیکی یا پودر فلزی را به صورت لایه‌لایه در محفظه چاپ سه بعدی قرار می‌دهند. سپس با استفاده از لیزر، لایه‌های مورد نظر را به طور انتخابی می‌سوزانند و به هم متصل می‌شوند تا قطعه نهایی تشکیل شود.
۴. فرآیند تزریق : در این روش، پلاستیک بازیافتی را مجدد در مخازن تزریق قرار می‌دهند. سپس با استفاده از فشار و دمای بالا پلاستیک را در قالب چاپ می‌کنند. این روش برای تولید قطعات با حجم بزرگ و در تعداد بالا مناسب است.
چه موادی برای تولید قطعات بیولوژیکی و پزشکی در چاپ سه بعدی استفاده می‌شوند؟
موادی که در تولید قطعات بیولوژیکی و پزشکی در چاپ سه بعدی استفاده می‌شوند، عموماً باید دارای خصوصیاتی مانند بی‌خطر بودن برای بافت بشری، قابلیت تعامل با سلول‌ها و بافت‌های زنده، قابلیت تخلیه دارو و بیواستیمولیتور بودند. این مواد معمولاً مورد آزمایش‌های بالینی و تأییدهای مربوطه قرار می‌گیرند تا اطمینان حاصل شود که مناسب برای استفاده در بشر هستند. مهمترین مواد استفاده شده در این حوزه عبارتند از:
۱. پلی‌لاکتیک اسید یک پلیمر بیولوژیکی است که از منابع طبیعی مانند نشاسته و قند تولید می‌شود. این ماده در تولید ایمپلنت‌ها و ساختارهای بافتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
۲. پلی‌اکریلونیتریل یک پلیمر مصنوعی است که در تولید الیاف بیولوژیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این الیاف می‌توانند به صورت سلول‌های بافتی رشد کنند و در ترمیم بافت‌های شکسته و زخمی کمک کنند.
۳. پلی‌اورتان یک پلیمر ارتباطاتی است که در تولید ایمپلنت‌ها، باندهای طبی و ساختارهای بافتی استفاده می‌شود.
۴. هیدروژل‌ها موادی هستند که در حضور آب به صورت ژل تشکیل می‌شوند. این مواد برای تولید ساختارهای بافتی و اعضای بیولوژیکی مصنوعی استفاده می‌شوند. هیدروژل‌های ژلاتینی، کیتوزانی و پلی‌اکریلیک از جمله موادی هستند که در چاپ سه بعدی به کار می‌روند.
سخن پایانی
از آنجا که بازیافت مواد در چاپ سه بعدی به تکنولوژی و فرآیند خاصی نیاز دارد ممکن است برخی از مواد قابل بازیافت در چاپ سه بعدی به توسعه و بهره‌برداری در فناوری‌های بازیافت مرتبط نیاز داشته باشند. همچنین ممکن است برای بازیافت این مواد نیاز به پالایش و پردازش بیشتری باشد تا بتوان آنها را به عنوان ماده اولیه جدید در فرآیند چاپ سه بعدی استفاده کرد.
منبع: https://centralchap.com