La stampa 3D BeAM diventa più ecologica

Nel 2014, Carolina ha aperto il suo primo makerspace: 400 piedi quadrati nella Kenan Science Library. Oggi, il campus ospita diversi makerspace. Tre di questi fanno parte del BeAM@CAROLINA, che è aperto a tutti gli studenti, il personale e i docenti della Carolina.

In due di questi spazi, gli studenti possono progettare un oggetto sui propri computer e poi dargli vita attraverso la stampa 3D. Durante la stampa, il materiale filiforme chiamato filamento viene alimentato nelle stampanti, quindi adagiato a strati su una piastra sottostante. Una volta eliminati tutti gli strati, l'oggetto 3D è completo. Tuttavia, non tutti i progetti hanno successo e, poiché la maggior parte dei filamenti è di plastica, i progetti stampati in 3D falliti finiscono nella spazzatura.

“La stragrande maggioranza della stampa 3D è un rifiuto”, ha affermato Glenn Walters, consulente tecnico senior di BeAM. "Ma con allPHA di colorFabb non è nemmeno necessario un flusso di riciclo: è compostabile."

Eastman Chemical Company fornisce generosamente a BeAM da anni il filamento XT (un copolimero poliestere, o CPE) di colorFabb. Nel 2022, è diventato disponibile il nuovo filamento biodegradabile allPHA (pronunciato alfa) di colorFabb. A quel punto, BeAM ha iniziato a pensare a come integrare il filamento XT, forte e resistente alle temperature, con questo nuovo filamento sostenibile.

Offrendo allPHA nei suoi spazi, BeAM sta diminuendo la sua impronta di rifiuti. BeAM sta anche ricercando modi per rielaborare e riutilizzare questo materiale.

Nel makerspace di Murray, Walters indica le stampanti 3D PRUSA dove gli studenti possono realizzare oggetti utilizzando tutti i filamenti PHA. Le stampanti PRUSA a Carmichael verranno presto installate con il nuovo filamento. In entrambi gli spazi, alcune stampanti UltiMaker possono stampare anche con allPHA.

Secondo colorFabb, l’utilizzo di allPHA riduce sia i gas serra che l’inquinamento ambientale dovuto alla plastica, creando allo stesso tempo un’economia circolare.

Per la maggior parte dei suoi filamenti, colorFabb consiglia ai produttori di stampare su una piastra riscaldata. Ma per tutti i PHA è preferibile un piatto fresco. I letti non riscaldati significano che è necessaria meno elettricità: meno elettricità si traduce in minori emissioni di gas serra.

La natura morbida e flessibile di allPHA crea una curva di apprendimento per i produttori. Ma poiché il materiale è biodegradabile, c’è più spazio per tentativi ed errori e meno preoccupazioni che i progetti falliti finiscano nelle discariche per centinaia di anni.

La differenza nei materiali è evidente. Mentre allPHA ha una consistenza più naturale, il filamento XT è lucido. I due filamenti sono costituiti da diversi tipi di polimeri. Nello specifico, allPHA è costituito da polimeri poliidrossialcanoati. Questi polimeri vengono creati tramite fermentazione da parte di batteri. Diversi tipi di batteri producono diversi polimeri PHA. Questi diversi polimeri vengono poi messi insieme per creare un filamento forte e resistente.

BeAM mantiene allPHA in stock per progetti futuri. Il costo di questo filamento è circa il 30% in più rispetto ai filamenti non biodegradabili. Riconoscendo il ruolo che allPHA potrebbe svolgere nel ridurre i rifiuti dei campus e le emissioni di gas serra, Sustainable Carolina ha ritenuto che fosse logico contribuire a finanziare lo stock iniziale di allPHA.

Joel Hopler, supervisore tecnico del makerspace dell'Hanes Art Center/Murray, indica uno spazio sperimentale in una piccola fioriera rialzata creata all'inizio di quest'anno per mostrare al team come si rompono tutti gli oggetti PHA.

Fuori dal makerspace BeAM, c'è un posto dove rendere omaggio a tutti i fallimenti stampati PHA: una piccola fioriera rialzata. La velocità di decomposizione dipende dallo spessore del materiale, insieme a fattori del compost come calore, umidità e attività microbica.

In futuro, BeAM spera di acquistare un trituratore per abbattere meccanicamente tutti i progetti PHA falliti. Ciò fornirebbe un balzo in avanti al processo di decomposizione.

Il team si mantiene aggiornato sulla letteratura scientifica che descrive i metodi per ottimizzare la biodegradazione nell'ambiente. Questo è sicuro perché il materiale non produce microplastiche durante la decomposizione.

"Gli studenti della Carolina sono appassionati dell'ambiente", ha affermato Walters. "Creando un ambiente più controllato, possiamo dare loro accesso a materiali di cui non devono preoccuparsi e aiutarli a stabilire abitudini migliori."