3D-printen van complexe structuren die submillimeter-achtige kenmerken bevatten, is onderzoekers al tientallen jaren ontgaan. Recente ontwikkelingen in 3D-printen hebben geleid tot levensvatbare 3D-printtechnieken zoals op digitale lichtverwerking (DLP) gebaseerde systemen die ultraviolet (UV) licht gebruiken om aanvankelijk vloeibare polymeerharsen om te zetten in vrijstaande vaste structuren in een nauwkeurige, gecontroleerde manier.

Van alle 3D-printmaterialen, thermohardende fotopolymeren claimen bijna de helft van de markt vanwege hun superieure mechanische stabiliteit bij hoge temperaturen, uitstekende chemische weerstand, en goede compatibiliteit met 3D-printtechnologieën met hoge resolutie. Echter, zodra deze thermohardende fotopolymeren 3D-onderdelen vormen door een door UV geactiveerde chemische reactie, de covalente netwerken zijn permanent en kunnen niet opnieuw worden verwerkt, d.w.z., hervormd, gerepareerd of gerecycled. Dit onverwerkbare karakter, gecombineerd met de explosie van 3D-printen wereldwijd, leidt tot enorme verspilling van 3D-printmaterialen met ernstige gevolgen voor het milieu

Om deze milieu-uitdaging aan te gaan, onderzoekers van de Singapore University of Technology and Design (SUTD) hebben 'reprocessable' thermosets voor 3D-printen (3DPRT's) ontwikkeld die 3D-geprinte structuren hervormbaar maken, herstelbaar en recyclebaar.

"We hebben ontwikkeld, Voor de eerste keer, herverwerkbare thermohardende fotopolymeren ontworpen voor DLP-gebaseerd 3D-printen met hoge resolutie, " zei assistent-professor Qi (Kevin) Ge van SUTD's Science and Math Cluster, een van de co-leiders van dit project. Hij voegde toe, "Ten eerste, structuren met een hoge resolutie kunnen na het afdrukken worden hervormd en in willekeurige vormen worden gefixeerd. Dit kenmerk verbetert de afdrukefficiëntie omdat, bijvoorbeeld, 3D-origami-onderdelen kunnen worden gegenereerd uit platte, 2D lagen. Ten tweede, de structuur is te repareren, wat betekent dat beschadigde sites opnieuw kunnen worden afgedrukt terwijl de structurele integriteit perfect behouden blijft, productduurzaamheid verlengen. Ten derde en vooral, ons materiaal kan worden gerecycled en hergebruikt voor andere toepassingen."

"Algemeen, wij zijn van mening dat de ontwikkeling van 3DPRT's een praktische oplossing biedt om de milieu-uitdagingen aan te pakken die samenhangen met de aanhoudende snelle toename van het verbruik van 3D-printmaterialen die steeds vaker worden gebruikt in een breed scala aan geavanceerde toepassingen, waaronder tissue engineering, zachte robotica, nano-apparaten en vele andere, " zei professor Martin Dunn, de andere co-leider van dit project, en momenteel decaan van College of Engineering and Applied Science aan de University of Colorado Denver.

Details van dit werk verschenen in Natuurcommunicatie op 8 mei 2018.