BeAM 3D プリンティングが環境に優しくなります

2014 年、カロライナ州はケナン科学図書館に 400 平方フィートの最初のメーカースペースをオープンしました。 現在、キャンパスにはいくつかのメーカースペースがあります。 これらのうち 3 つは、カロライナ大学のすべての学生、スタッフ、教職員が参加できる BeAM@CAROLINA の一部です。

これらのスペースのうち 2 つでは、学生がコンピューターでオブジェクトをデザインし、3D プリントでそれに命を吹き込むことができます。 印刷中、フィラメントと呼ばれる糸状の材料がプリンターに供給され、下のプレート上に層状に配置されます。 すべてのレイヤーがダウンすると、3D オブジェクトが完成します。 ただし、すべてのプロジェクトが成功するわけではありません。ほとんどのフィラメントはプラスチックであるため、失敗した 3D プリント プロジェクトはゴミ箱行きになります。

「3D プリンティングの大部分は廃棄物です」と BeAM のシニア テクニカル アドバイザー、グレン ウォルターズ氏は述べています。 「しかし、colorFabb の allPHA を使用すると、リサイクル ストリームさえ必要ありません。堆肥化可能です。」

Eastman Chemical Company は、長年にわたり、BeAM に colorFabb の XT (共重合体ポリエステル、または CPE) フィラメントを惜しみなく供給してきました。 2022 年に、colorFabb の新しい生分解性 allPHA (アルファと発音) フィラメントが利用可能になりました。 その時点で、BeAM は、強力で温度耐性のある XT フィラメントを、この新しい持続可能なフィラメントで補う方法について考え始めました。

BeAM は自社スペースに allPHA を提供することで、廃棄物の排出量を削減しています。 BeAM は、この材料を再処理して再利用する方法も研究しています。

マレーのメーカースペースでは、学生がすべて PHA フィラメントからオブジェクトを作成できる PRUSA 3D プリンターをウォルターズ氏が指差します。 カーマイケルの PRUSA プリンターには、新しいフィラメントが間もなくセットアップされる予定です。 どちらのスペースでも、一部の UltiMaker プリンタは allPHA で印刷することもできます。

colorFabb によると、allPHA を使用すると、温室効果ガスと環境プラスチック汚染の両方が削減され、循環経済も創出されます。

colorFabb は、ほとんどのフィラメントについて、加熱したプレート上で印刷するようメーカーにアドバイスしています。 しかし、すべての PHA にとって、冷たいプレートが好ましいです。 非加熱ベッドは必要な電力の削減を意味し、電力の削減は温室効果ガスの排出量の削減につながります。

allPHA のソフトで柔軟な性質は、メーカーにとって学習曲線を生み出します。 しかし、この材料は生分解性であるため、試行錯誤の余地が多く、失敗したプロジェクトが何百年も埋め立てられるという心配も少なくなります。

素材の違いは明らかです。 allPHA はより自然な質感を持っていますが、XT フィラメントは光沢があります。 2 つのフィラメントは異なる種類のポリマーで構成されています。 具体的には、すべての PHA はポリヒドロキシアルカノエート ポリマーでできています。 これらのポリマーは細菌による発酵によって生成されます。 細菌の種類が異なれば、異なる PHA ポリマーが生成されます。 これらの異なるポリマーが組み合わされて、強力で弾力性のあるフィラメントが作成されます。

BeAM は将来のプロジェクトに備えて allPHA を在庫しておきます。 このフィラメントのコストは、非生分解性フィラメントよりも約 30% 高くなります。 サステイナブル・カロライナは、allPHA がキャンパスの廃棄物と温室効果ガス排出量の削減に果たせる役割を認識し、allPHA の初期在庫への資金提供を支援することが理にかなっていると判断しました。

ヘインズ アート センター/マレー メイカースペースのテクニカル スーパーバイザーであるジョエル ホプラーは、すべての PHA オブジェクトがどのように分解されるかをチームに示すために、今年の初めに作成された小さな盛り上がったプランター内の実験スペースを指差します。

BeAM メーカースペースの外には、すべての PHA プリントの失敗作に敬意を払う場所があります。それは、小さな一段高いプランターです。 分解の速度は、材料の厚さに加えて、熱、湿気、微生物の活動などの堆肥要素によって異なります。

将来的には、BeAM は失敗したすべての PHA プロジェクトを機械的に破壊するためのグラインダーを購入したいと考えています。 これにより、分解プロセスがすぐに開始されます。

チームは、環境内での生分解を最適化する方法を記述した科学文献の最新情報を常に入手しています。 分解時にマイクロプラスチックを発生しない素材なので安全です。

「カロライナ州の学生は環境に対して情熱を持っています」とウォルターズ氏は言う。 「より管理された環境を作り出すことで、彼らが心配する必要のない教材にアクセスできるようになり、より良い習慣を確立できるようになります。」

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