Yengeçlerin, midyelerin, sümüklü böceklerin, böceklerin ve diğer kabuklu deniz hayvanlarının kabukları büyük ölçüde chitin içerir. Ayrıca mantarlarda da bu dayanıklı doğal madde bulunur. Plajda veya ormanda kısa bir yürüyüş yapmak, chitin'in doğada ne kadar yaygın olduğunu görmek için yeterlidir. Yıllık oluşan miktara dair tahminler oldukça farklılık göstermekte ve 100 milyar tona kadar çıkmaktadır. Bu nedenle chitin, selüloz ile birlikte en yaygın bulunan biyopolimerdir. Balıkçılıktan elde edilen bir yan ürün olarak chitin uygun fiyatlıdır.
Ayrıca özellikleri de etkileyicidir: Chitin sert, çekme dayanımlı, neredeyse suya çözünmez ve yine de biyolojik olarak parçalanabilir - ve bakteri büyümesini engeller. Tüm bunlar, hammaddeyi bireysel olarak uyarlanmış katkı ile üretilen el veya parmak ortezleri ve diğer tıbbi ürünler için ilginç hale getiriyor. Ancak chitin, mevcut katkı ile üretim yöntemleri ile henüz kolayca işlenememektedir. Gelecekte bunun mümkün olması için, 'BUTTERFLIES' araştırma projesinde, iş ve bilim dünyasından aktörler malzemeyi ve bir 3D baskı yöntemini uyumlu hale getiriyor.
Bağlayıcı Jetting, Chitin için Temel Olarak Uygun
Chitin'in işlenmesi için temel olarak 'Bağlayıcı Jetting' adı verilen yöntem uygundur. Bu katkı ile üretim yönteminde, bir baskı kafası bir toz yatağının üzerinden geçer ve tam olarak belirlenen noktalara damla damla bağlayıcı ekler. Bir kızılötesi ısıtıcı sertleşmeyi hızlandırır. Böylece katman katman bir parça oluşur.
Chitin de ince bir toz haline getirilebilir. Ancak, geleneksel plastik parçacıklarının neredeyse yuvarlak olduğu ve ince kum gibi eşit şekilde dağıtılabildiği gibi, chitin parçacıkları düz, düzensiz ve keskin kenarlıdır. Eşit şekilde yayılmaları kolay değildir. Bu nedenle, Fraunhofer Enstitüsü'nden bir araştırma ekibi, toz uygulamasını ve süreç yönetimini doğal malzemeye uyarlamaktadır.
En İyi Bağlayıcı Reçetesini Ararken
Bağlayıcı, baskı kafasının Bağlayıcı Jetting sırasında kullandığı, tamamen biyojenik bir malzeme ile yapılmıştır. Bunun için chitin kimyasal olarak chitosan'a dönüştürülür. 'Bu noktada bir hedef çatışması ortaya çıkmıştır' diyor Jan Christoph Janhsen, Fraunhofer IPA'daki Fotopolimerler için Katkı Süreçleri Araştırma Ekibi Lideri. 'Bir yandan bağlayıcının, baskı kafasındaki ince nozulardan güvenilir bir şekilde akabilmesi için yeterince ince akışkan olması gerekir. Ancak bu şekilde baskı süreci stabil çalışır. Öte yandan, viskoz bağlayıcı toz parçacıklarını en güvenilir şekilde sağlam bir parçaya bağlar.'
Her iki gereksinimi en iyi şekilde karşılamak için, Janhsen'in araştırma ekibi, İsviçre Federal Malzeme Test ve Araştırma Enstitüsü (Empa) ile yakın işbirliği yapmaktadır. Oradaki bilim insanları, daha sonra Fraunhofer IPA'da test edilecek chitosan bağlayıcısını geliştiriyor. Janhsen'in araştırma ekibi, sonuçlarını Empa'daki ortaklarıyla paylaşıyor ve bu da onların chitosan bağlayıcısı için reçetelerini geliştirmelerine yardımcı oluyor.
Yapay zeka bu uyum sürecini kolaylaştırabilir. Bir yapay zekanın, malzeme ve süreç geliştirmeden elde edilen ölçüm verilerini analiz etmesi, reçete, basılabilirlik ve parça özellikleri arasındaki ilişkileri tanımlaması ve bunlardan yeni bağlayıcı formülasyonları türetmesi planlanmaktadır.
Formnext'te: 3D Baskıda Sürdürülebilirlik
Ancak yapay zekanın yardımı olmadan bile, artık bir baskı kafası ile uygulanabilen ilk bağlayıcı formülasyonları mevcuttur. Chitin tozu da artık katman katman uygulanabilecek şekilde işlenmiştir. Tamamlanmış 3D baskılı parçalar veya ortozlar henüz mevcut değil, ancak chitin ve chitosan ile yapılan ilk ön denemeler, malzemenin iyi bir mekanik tutarlılık sağladığını göstermiştir: İnce bir test yapısı yaklaşık 1,3 kilogramlık bir yükü taşıyabildi. Ancak malzemenin sertleşme sırasında büzüldüğü, deforme olduğu veya hatta çatlaklar oluştuğu ortaya çıkmıştır.
BUTTERFLIES araştırma projesine dair bilgiler, Janhsen'in ekibi tarafından 17-20 Kasım tarihleri arasında Frankfurt'taki Formnext fuarında sunulacaktır. Fraunhofer Derneği'nin ortak standında, Fraunhofer IPA, katkı ile üretimin nasıl daha sürdürülebilir hale getirilebileceğini birkaç örnekle göstermektedir: Salon 11.0, Stand D31.
İletişim:
