Um novo tipo de resina reciclável, feita de materiais de origem biológica, foi projetada para uso em aplicações de impressão 3D.



Em um estudo publicado hoje na Nature , pesquisadores da Universidade de Birmingham mostraram que estruturas impressas em 3D de alta resolução podem ser fabricadas a partir de matéria-prima inteiramente de origem biológica.

Uma vez atingido o fim da sua vida útil, os produtos podem ser reciclados num sistema quase totalmente fechado.

As resinas fotopolímeras, que endurecem – ou curam – quando expostas à luz, são comumente usadas na fabricação de peças impressas em 3D sob medida. No entanto, embora as tecnologias para melhorar a resolução da impressão 3D e a sua velocidade de fabrico tenham avançado consideravelmente, as próprias resinas mudaram muito pouco desde que o processo surgiu pela primeira vez na década de 1980.

Os materiais básicos – geralmente epóxis ou acrílicos – provêm principalmente de matérias-primas petroquímicas. Embora tenham sido feitos alguns progressos na utilização de resinas mais sustentáveis ​​derivadas da biomassa, a reciclabilidade destas ainda é limitada, porque dependem da criação de ligações irreversíveis quando a resina endurece.

Para quebrar estas ligações, é necessário adicionar produtos químicos adicionais em cada fase, resultando num “efeito bola de neve”, em que a única forma de reciclar o material é produzi-lo em maior quantidade.

Em contraste, a equipa liderada por Birmingham conseguiu, pela primeira vez, produzir uma resina de fotopolímero que pode ser impressa em alta resolução, mas que pode depois ser decomposta nas suas partes constituintes, reciclada e reimpressa, com a adição de apenas um pequena quantidade de fotoiniciador para manter as propriedades de cura do material.

O pesquisador principal, Professor Andrew Dove, disse:"Nossa abordagem é um passo importante para deixar de depender de resinas imprimíveis em 3D feitas de produtos petroquímicos, que não podem ser recicladas de forma eficiente. Embora ainda tenhamos melhorias a fazer nas propriedades da nova resina, esta pesquisa abre criar novos e excitantes caminhos para o desenvolvimento."

A matéria-prima para o processo é feita de ácido lipóico, uma molécula de ácido graxo que ocorre naturalmente e é comumente vendida como suplemento dietético. A equipe fez uma combinação de dois monômeros a partir do ácido lipóico, a partir da qual foram capazes de produzir uma resina que poderia ser reciclada de volta aos monômeros ou de volta à molécula original para reciclagem.

No estudo, os pesquisadores completaram duas “reciclagens”, mas antecipam que seriam possíveis reciclagens adicionais.

Os usos do material podem incluir indústrias onde a prototipagem rápida é usada para testar produtos antes de passar para a produção em massa. Embora atualmente o material seja mais flexível do que o comumente usado na indústria, as aplicações futuras poderão incluir peças automotivas, componentes médicos e odontológicos e até mesmo design de joias.

O co-pesquisador principal, professor assistente Josh Worch, disse:"Permitir a reciclagem na indústria de impressão 3D mediada por luz é essencial, uma vez que é um método em rápida expansão para a produção de materiais. Agora temos a perspectiva, com nossa tecnologia, de ajudar a garantir que a reciclagem se torne um recurso integrado da impressão 3D."

A University of Birmingham Enterprise registrou um pedido de patente cobrindo a resina e seu uso na impressão 3D.

Mais informações: Andrew Dove, Uma resina de fotopolímero circular de origem renovável para fabricação aditiva, Nature (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07399-9. www.nature.com/articles/s41586-024-07399-9
Informações do diário: Natureza

Fornecido pela Universidade de Birmingham