Printing Friends 1
” DET FINNS STORA MILJÖFÖRDELAR MED ATT FÅ IN CEL
LULOSA I DEN HÄR SNABBA TEKNIKUTVECKLINGEN – Paul Gatenholm Tillverkning med 3D-skrivare är en form av additiv tillverkning, som spås revolutionera hela tillverkningsindustrin. Teknikens precision gör det möjligt att bygga saker som tidigare var omöjliga att tillverka, och den innebär flera fördelar jämfört med äldre produktionstekniker. Designfriheten är stor, ledtiden är kort och inget material går till spillo. Plast och metall är de dominerande materialen inom additiv tillverkning. Men nu har en forskargrupp vid Chalmers för första gången lyckats använda cellulosa från trä i en 3D-skrivare. – Det finns stora miljöfördelar med att få in cellulosa i den här snabba teknikutvecklingen, säger Paul Gatenholm, professor i biopolymerteknologi på Chalmers och ledare för forskargruppen. Cellulosa är en förnyelsebar råvara som inte kommer att ta slut. Det är helt bionedbrytbart, och generellt innebär tillverkning med råvaror från trä att man binder koldioxid som annars skulle hamna i atmosfären. Svårigheten med cellulosa inom additiv tillverkning är att det inte smälter när det värms upp. Därför kan man inte använda samma 3D-skrivare och samma process som med exempelvis plaster. Chalmersforskarna har löst detta genom att blanda ner nanofibriller av cellulosa i en gel som består av 95 – 99 procent vatten. Gelen fungerar i forskarnas 3D-bioprinter, som de tidigare har använt för att tillverka byggnadsställningar för celler där slutprodukten är personligt designade implantat. Nästa utmaning var att torka de utskrivna geleartade föremålen utan att förlora den tredimensionella formen. – Torkningen är kritisk, säger Paul Gatenholm. Vi har utvecklat en metod för att frysa gelen och sedan avlägsna vattnet på olika sätt så att vi kan styra hur det torra objektet kommer att se ut. Dessutom har vi visat att man kan låta materialet krympa i en förbestämd riktning och därmed tillverka tunna filmer. Forskarna har också blandat cellulosagelen med kolnanorör för att skapa ett elektriskt ledande bläck efter torkning. Kolnanorör leder ström, och i ett annat projekt inom Wallenberg Wood Science Center arbetar man med att ta fram kolnanorör från ved. Genom att använda den ledande och den ickeledande gelen tillsammans och kontrollera torkningen har forskarna tillverkat tredimensionella kretsar, där upplösningen ökat markant efter torkningen. De två gelerna ger förutsättningar för tillverkning av en mängd olika sorters föremål av cellulosa med inbyggda elektriska kretsar. – Några möjliga exempel är förpackningar med sensorer, kläder som omvandlar kroppsvärme till elektricitet, och sårförband som kommunicerar med vårdpersonalen, säger Paul Gatenholm. Nanopapper – sju gånger starkare än vanligt papper Alla vet att papperskassen är mycket bättre än plastkassen ur miljösynpunkt, men får den en reva eller blir blöt kan den lätt gå sönder. Nu ser nano– teknologin ut att kunna råda bot på detta problem. Nanoteknik handlar om hur man med nanometerstora (1 nanometer = 1 miljarddels meter) byggstenar och strukturer kan bygga upp nya material med unika egenskaper. På en nanonivå kan cellulosa ha en mycket hög hållfasthet. De enskilda fibrillerna är 1 000 gånger mindre än vanliga pappersfibrer och mycket starkare än glasfiber och ståltråd. Ett forskningsteam på KTH har, i samarbete med Innventia, tillverkat nanofibrer från cellulosa genom att sönderdela vedfibrer till nanopartiklar, som sedan blandats ut med vatten och pressats till papper. På så sätt har man fått fram ett papper som är sju gånger starkare än normalt, mycket segare och dessutom vattentåligt. Materialet fick en hållfasthet som är dubbelt så hög som den för gjutjärn. Papperskassen som inte går sönder kan snart vara en realitet, tack vare nanoteknik. Källa: ”Välj papper”, Skogsindustrierna 39