بیواینک تجزیه پذیر پرینتر سه بعدی

با متداول شدن پرینتر سه بعدی، نیاز فزاینده ای به جوهرهای تخصصی وجود دارد که بتواند این فرآیند را تجزیه پذیر کند. و همچنین باید برای ایجاد محصولاتی مانند دستگاه های پزشکی سازگار با محیط زیست مناسب باشد. استفاده از جوهرهای مشتق شده از مواد بیولوژیک، که بیواینک گفته می شوند، در صنعت چاپ سه بعدی رو به افزایش است. محققان طیف وسیعی از این جوهرها را شناسایی کرده اند که می توانند جایگزین مواد اولیه معمولی مانند ترموپلاستیک ها شوند. در برخی موارد، آنها دارای ویژگی های شگفت انگیزی هستند که رشته های پلاستیکی فیلامنت فاقد آنها هستند.

چالش های مواد اولیه پلاستیکی در چاپ سه بعدی

به طور سنتی، پرینتر سه بعدی از مواد اولیه پلیمری و مقرون به صرفه ای که معمولاً تجزیه پذیر نیستند استفاده می کند. اغلب آنها از مواد پتروشیمی مشتق شده اند، یا بر محصولات جانبی سوخت فسیلی تکیه می کنند و در صورت عدم دفع مناسب می توانند برای محیط زیست مضر باشند. با گذشت زمان، این ترموپلاستیک ها می توانند شروع به تجزیه کنند و ذرات ریز پلاستیکی می تواند مشکلات بهداشتی برای حیات وحش و انسان ایجاد کند. این مواد همچنین در طول فرآیند پرینت به گرما یا نور ماوراء بنفش نیاز دارند و هزینه و مصرف انرژی پرینترهای سه بعدی که از آنها استفاده می شود را افزایش می دهد.

تولید جوهرهای رنگارنگ جدید از خزه دریایی و جلبک 

بیواینک های جدید می توانند کاربردهای چاپ سه بعدی و دو بعدی را تجزیه پذیر کنند. یک تیم تحقیقاتی از آزمایشگاه ملی شمال غربی اقیانوس آرام (PNNL) دریافت که با ترکیب موجود در جلبک ها و رنگدانه میکا می توان مواد اولیه چاپ سه بعدی مشتق از محیط زیست و تجزیه پذیر ایجاد کند. این ترکیب همچنین دارای ویژگی های خاصی است که می تواند آن را به یک ابزار عالی برای هنرمندان، طراحان و تولیدکنندگان تبدیل کند. برخلاف ترموپلاستیک، این بیواینک ها قبل یا در حین چاپ سه بعدی نیاز به پردازش با حرارت ندارند. این امر می تواند دسترسی آنها را نسبت به مواد اولیه معمولی ترموپلاستیک که بسیاری از پرینترهای سه بعدی از آنها استفاده می کنند، بیشتر کند.

کاربرد بیواینک 

بیواینک در دراز مدت پایدار نیست و تجزیه زیستی می شود و تیم تحقیق این را یک مزیت می داند. ساختارهای چاپ سه بعدی شده با این مواد را می توان در محلول کلرید کلسیم حفظ کرد. هنگامی که جسم دیگر مورد نیاز نیست، می توان آن را با خیال راحت از محلول خارج کرد و بدون مواد شیمیایی مضر یا زباله به سرعت تجزیه می شود. نمایشگاه های موقت می توانند طرح هایی را نمایش دهند که عمداً در مواردی که دیگر به آنها نیازی نیست ازبین بروند. جوهرها همچنین می توانند برای نمونه های اولیه تولیدکنندگان مفید باشند چرا که  نسخه های قدیمی را می توان با خیال راحت از محلول حذف کرده و بدون نگرانی از تاثیرات احتمالی محیط زیست دور انداخت.

هنرمندان نگران تجزیه پذیری دیجیتالی می توانند این ماده را جایگزین ارزشمندی برای فیلامنت های معمولی پرینتر سه بعدی بیابند. به گفته تیم تحقیق، این ماده همچنین می تواند به عنوان جوهر دو بعدی مورد استفاده قرار گیرد، به این معنی که تولیدکنندگان بیواینک جدید می توانند بازاری برای کاربران چاپ سه بعدی و دو بعدی پیدا کنند.

جلبک دریایی بیرنگ و استفاده از میکا به عنوان رنگدانه

وجود رنگ نیز می تواند کلید پذیرش این متریال در پرینت سه بعدی باشد. بسیاری از هنرمندان و طراحان نیازهای خاصی دارند که نیاز به اندازه گیری و مدیریت دقیق رنگ، به ویژه در محیط های صنعتی دارد. جلبک های مورد استفاده در بیو اینک، مانند بسیاری از بیواینک ها، معمولاً بی رنگ هستند. با استفاده از رنگدانه میکا، جوهر می تواند در طیف وسیعی از رنگهای زنده ظاهر شود.

بیواینک و پرینتر سه بعدی پزشکی موثرتر

برخی از این پیوندهای زیستی جدید دارای ویژگی های شگفت انگیزی هستند که می تواند آنها را برای بسیاری از صنایع مناسب سازد. یک تیم تحقیقاتی جوهر جدید مبتنی بر جلبک دریایی با قابلیت بهبود زخم تولید کردند. جوهر غنی از انواع خاصی از ترکیبات آلی به نام اولوان است که یک ماده شیمیایی محلول در آب که حدود 8 تا 29 درصد وزن خشک جلبک ها را تشکیل می دهد. جلبک ها از این ترکیب برای فعال سازی سیستم دفاعی گیاه خود استفاده می کنند. همچنین شباهت زیادی به مولکولهای زیستی خاصی دارد که در انسان یافت می شود و محققان کشف کرده اند که می تواند با تشویق بدن برای تولید سلولهای بیشتر باعث ترمیم زخم شود.

این تیم امیدوار است جوهری برای ساختارهای سه بعدی چاپ شده مانند پیوند پوست و پانسمان زخم پیدا کند، جایی که به تسریع بهبود جراحات کمک می کند. این تیم همچنین معتقد است که اولوان از این ساختارهای زیستی حمایت می کند و در سطح مولکولی عمل می کند تا از انقباض ساختار در طول روند بهبودی جلوگیری کند. این امر به جلوگیری از تشکیل اسکار کمک می کند. از آنجا که استفاده از ساختارهای زیستی چاپ سه بعدی در زمینه پزشکی رو به رشد است، پیوندهای زیستی مانند این می تواند نتایج بسیاری از بیماران را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد. التیام سریعتر زخم و کاهش تشکیل اسکار می تواند در کاهش طول مدت اقامت در بیمارستان و تاثیر طولانی مدت یک آسیب مفید باشد.

تاثیر بیواینک های مشتق شده از جلبک دریایی بر چاپ سه بعدی 

تقاضای فزاینده برای چاپ سه بعدی تجزیه پذیر می تواند بیواینک ها را در چند سال آینده بسیار مهم کند. محققان در حال حاضر توسعه پیوندهای زیستی جدیدی را آغاز کرده اند که جایگزین مناسبی برای پلاستیک های ترموپلاستیک هستند و گاهی دارای خواص منحصر به فردی هستند. از آنجا که استفاده از پرینتر سه بعدی بیشتر رو به رشد است، این بیواینک ها به گسترش کاربردهای بالقوه این فناوری کمک می کند و از مفید بودن آن در زمینه های مختلف اطمینان حاصل می کند.

 

سوالات متداول:

1- آیا استفاده از بیواینک تجزیه‌پذیر نیاز به تجهیزات خاصی دارد؟
بله، برای چاپ با بیواینک تجزیه‌پذیر معمولاً نیاز به پرینترهای سه بعدی زیستی و تجهیزات خاصی است که بتوانند مواد زیستی را به دقت پردازش کنند.

2- آیا بیواینک تجزیه‌پذیر برای ساخت بافت‌های انسانی مناسب است؟
بله، بیواینک‌های تجزیه‌پذیر برای چاپ سه بعدی بافت‌های انسانی مانند پوست، استخوان و غضروف مورد استفاده قرار می‌گیرند.