La impresión 3D BeAM se vuelve más ecológica

En 2014, Carolina abrió su primer espacio de fabricación: 400 pies cuadrados en la Biblioteca de Ciencias de Kenan. Hoy, el campus alberga varios espacios de creación. Tres de estos son parte de BeAM@CAROLINA, que está abierto a todos los estudiantes, personal y profesores de Carolina.

En dos de estos espacios, los estudiantes pueden diseñar un objeto en sus computadoras y luego darle vida a través de la impresión 3D. Durante la impresión, el material similar a un hilo llamado filamento se introduce en las impresoras y luego se coloca en capas en una placa debajo. Una vez que todas las capas están abajo, el objeto 3D está completo. Sin embargo, no todos los proyectos son un éxito, y debido a que la mayoría de los filamentos son de plástico, los proyectos impresos en 3D fallidos terminan en la basura.

"La gran mayoría de la impresión 3D es un desperdicio", dijo Glenn Walters, asesor técnico senior de BeAM. "Pero con allPHA de colorFabb, ni siquiera necesita un flujo de reciclaje: es compostable".

Eastman Chemical Company ha suministrado generosamente a BeAM filamentos XT (un copolímero de poliéster o CPE) de colorFabb durante años. En 2022, el nuevo filamento allPHA (pronunciado alfa) biodegradable de colorFabb estuvo disponible. En ese momento, BeAM comenzó a pensar en formas de complementar el filamento XT fuerte y resistente a la temperatura con este nuevo filamento sostenible.

Al ofrecer allPHA en sus espacios, BeAM está reduciendo su huella de residuos. BeAM también está investigando formas de reprocesar y reutilizar este material.

En el espacio de creación de Murray, Walters apunta a las impresoras 3D PRUSA, donde los estudiantes pueden hacer objetos con filamento PHA. Las impresoras PRUSA en Carmichael se instalarán pronto con el nuevo filamento. En ambos espacios, algunas impresoras UltiMaker también pueden imprimir con allPHA.

Según colorFabb, el uso de allPHA reduce tanto los gases de efecto invernadero como la contaminación ambiental por plásticos, al mismo tiempo que crea una economía circular.

Para la mayoría de sus filamentos, colorFabb recomienda a los fabricantes que impriman en una placa calentada. Pero para todos los PHA, es preferible un plato frío. Las camas sin calefacción significan que se necesita menos electricidad; menos electricidad se traduce en menos emisiones de gases de efecto invernadero.

La naturaleza suave y flexible de allPHA crea una curva de aprendizaje para los creadores. Pero debido a que el material es biodegradable, hay más espacio para prueba y error y menos preocupación de que los proyectos fallidos terminen en vertederos durante cientos de años.

La diferencia en los materiales es obvia. Mientras que allPHA tiene una textura más natural, el filamento XT es brillante. Los dos filamentos están hechos de diferentes tipos de polímeros. Específicamente, allPHA está hecho de polímeros de polihidroxialcanoato. Estos polímeros se crean a través de la fermentación por bacterias. Diferentes tipos de bacterias producen diferentes polímeros de PHA. Estos diferentes polímeros luego se juntan para crear un filamento fuerte y resistente.

BeAM mantiene allPHA en stock para futuros proyectos. El costo de este filamento es alrededor de un 30% más que los filamentos no biodegradables. Al reconocer el papel que allPHA podría desempeñar en la reducción de los desechos del campus y las emisiones de gases de efecto invernadero, Sustainable Carolina descubrió que tenía sentido ayudar a financiar el stock inicial de allPHA.

Joel Hopler, supervisor técnico de Hanes Art Center/Murray makerspace, señala un espacio experimental en una pequeña maceta elevada creada a principios de este año para mostrarle al equipo cómo se descomponen todos los objetos PHA.

Fuera del espacio de creación de BeAM, hay un lugar para presentar sus respetos a todas las fallas impresas de PHA: una pequeña maceta elevada. La velocidad de descomposición depende del grosor del material, junto con factores del compost como el calor, la humedad y la actividad microbiana.

En el futuro, BeAM espera comprar una trituradora para descomponer mecánicamente todos los proyectos de PHA fallidos. Esto proporcionaría un buen comienzo para el proceso de descomposición.

El equipo se mantiene actualizado sobre la literatura científica que describe métodos para optimizar la biodegradación en el medio ambiente. Esto es seguro porque el material no produce microplásticos durante la descomposición.

"Los estudiantes de Carolina son apasionados por el medio ambiente", dijo Walters. "Al crear un entorno más controlado, podemos darles acceso a materiales de los que no tienen que preocuparse y ayudarlos a establecer mejores hábitos".

Más información sobre Carolina Sostenible