Ptáme se

Prusa Polymers využívá pro vývoj nových filamentů barviva ze zemědělského odpadu i wolframový prášek

S rozvojem 3D tisku vznikají nové a nové materiály, které nabízejí řešení jak pro běžné domácí uživatele, tak pro specializované využití v průmyslu, nebo třeba ve zdravotnictví. Právě pro lékařské účely vyvinuli v pražské společnosti Prusa Polymers materiál plněný wolframovým práškem, který dokáže stínit rentgenové i gama záření. Na opačnou škálu využití, tedy uživatele domácích tiskáren se zájmem o design a udržitelnost, pak míří nové filamenty v klidných přírodních barvách. Ty navíc šetří životní prostředí díky využití barviv vyrobených ze zemědělského odpadu, jak přiblížila materiálová inženýrka Martina Kukrálová.

Prusa Polymers využívá pro vývoj nových filamentů barviva ze zemědělského odpadu i wolframový prášek
Prusa Polymers využívá pro vývoj nových filamentů barviva ze zemědělského odpadu i wolframový prášek

Autorka rozhovoru: Kateřina Hubertová • Fotografie: Prusa Polymers

Jaké materiály jsou pro 3D tisk vhodné, zejména pokud člověk začíná?

Dva nejzákladnější materiály jsou PLA a PETG. Zkratka PLA znamená kyselina polymléčná, na jejíž výrobu se používají různé přírodní škroby, například z kukuřice. S PLA se snadno tiskne a je vhodná pro začátečníky. Kdo s tiskem začíná, často tiskne různé figurky, a tak mu tento materiál úplně stačí, přestože není tolik odolný. Oproti tomu PETG, což je také celkem začátečnický materiál a vyrábí se přibližně ve stejné paletě barev, má větší odolnost.

Zmínila jste, že materiál PLA pochází z přírodních zdrojů. Je rozložitelný za běžně dosažitelných podmínek?

PLA se sice rozloží, ale je třeba zdůraznit, že ne za každých podmínek. Už nějakou dobu dokonce na svém webu neuvádíme, že PLA je rozložitelné či biodegradabilní. Tento odpad totiž není rozložitelný tím způsobem, jakým si zákazník představuje. To znamená, že člověk vytištěný předmět jednoduše nevyhodí na kompost, kde by se sám bez problémů rozložil.

Které další materiály vyrábíte?

Zajímavý materiál je například PVB. Je to průsvitný materiál, který je vhodný pro výrobu váz, stínítek na lampy a podobně. Dále vyrábíme také technické materiály, jde sice o polymery složitější na tisk, ale na druhou stranu jsou odolnější, díky čemuž jsou vhodné pro venkovní či průmyslové použití. Jde například o materiály ASA nebo PC Blend, který je plněný uhlíkovými vlákny (PCCF). Pro průmyslové využití vyrábíme také materiály na bázi polyamidů. Další speciální materiály vyrábíme například pro zdravotnictví.

Které z těchto materiálů mohou pocházet z recyklovaných zdrojů?

Filamenty (filament je vlákno/struna pro 3D tisk, ze kterého se vyrábí 3D objekt, pozn. red.) z obou nejčastěji využívaných materiálů, tedy PLA a PETG, vyrábíme také v recyklované variantě, ale jde vždy o recyklát našeho vlastního materiálu. Využíváme filament, který měl například průměr mimo požadované tolerance, nebo nepřesnou barvu, a proto jsme ho nepustili do prodeje. Mícháme všechny barvy dohromady a nepřidáváme žádné barvivo, takže tento recyklovaný filament má různorodé, často překvapivé odstíny.

Dalším problémem je, co dělat s materiálem, který se vytisknul, ale uživatel už ho nepotřebuje. Dal by se materiál sbírat i od uživatelů?

Vleklá výzva současnosti je, jak takový materiál posbírat v požadované čistotě. Jak jsem zmínila, pro výrobu recyklovaného filamentu využíváme jen náš vlastní materiál, nikoli ten od jiných výrobců, který může mít rozdílné vlastnosti. Museli bychom tak spoléhat na zodpovědnost a pečlivost uživatelů, kteří by nám použitý materiál vraceli. Zároveň je neekologické sbírat materiál po malých dávkách. Existují sice sběrná centra, která sbírají odpad z 3D tisku, ale využívají ho druhotně pro jiný účel. Jde o různé desky z roztaveného materiálu a podobně.

Filamenty lze barvit řasami i vinnými slupkami

Pro barvení filamentů lze využít také barviva přírodního původu. Jaké využíváte v Prusa Polymers?

K barvení veškerých filamentů jsme doposud využívali syntetické pigmenty. Proto jsme hledali alternativu, jak pro obarvení použít přírodní materiály, ideálně zbytkové po nějaké další výrobě. Využíváme je pro barvení PLA, získané jako odpadní materiál z výroby fólií, které nakupujeme od externího dodavatele ve formě granulí.

Pro získání přírodních pigmentů jsme využili zemědělský odpad. První z odstínů vznikl z řas a jde o pigment hnědé barvy. Tyto řasy pěstuje jedna česká firma a extrahuje z nich přírodní látky, z nichž vyrábí doplňky stravy. Poté jim zbyde biomasa, kterou už dále nevyužívají. Pro nás je jejich materiál vhodný mimo jiné proto, že ho při svém zpracováním namelou na drobné částečky, které nám už stačí vysušit a ve vhodném poměru použít k barvení.

Další přírodní pigmenty nazýváme Wine, Corn a Rissoto. Jak názvy napovídají, jde o vinné slupky, klasy a zbytky ze zpracování kukuřice a potravinové zbytky. Ty získáváme od firmy, která se zabývá průmyslovým využitím zemědělského odpadu. Taková spolupráce nám zjednodušuje zpracování, dobře je to vidět na příkladu vína. Hrozny se sklízí jen pár týdnů v roce a příprava tak velkého množství materiálu najednou, jeho sušení a mletí je logisticky velice náročné. Proto je pro nás výhodné využít firmu, která se tomuto zpracování věnuje profesionálně.

3D tisk pomáhá i ve zdravotnictví

3D tisk se začíná prosazovat také ve zdravotnictví, což vede k potřebě vyvíjet speciální materiály vhodné pro toto odvětví. Vytvořili jste materiál s wolframem, který se v lékařství využívá k tvorbě komponentů pro stínění radiace. V čem je výhoda výroby těchto prvků 3D tiskem?

Jde o materiál PETG plněný wolframovým práškem, kterého je tam 75 hmotnostních procent, což objemově odpovídá asi 20 procentům. Tento materiál je schopný stínit rentgenové a gama záření. Využití tak najde při ochraně personálu při rentgenových vyšetřeních či v radiomedicíně. Víme, že z něj nemocnice vyrábějí třeba ochranné obaly na injekce s radiofarmaky, využívají ho ale také například pro správné zaměřování či kalibrace přístrojů.

Výhodou 3D tisku v tomto případě pro zdravotníky je, že si díl mohou vyrobit na míru požadavků konkrétního zařízení. Wolfram je zdravotně nezávadný, navíc je netoxický, na rozdíl od olova, které se tradičně používá ve zdravotnictví na stínění. Díky tomu je vhodný pro 3D tisk stínících objektů. Navíc tento wolframový materiál bez problémů vytisknou běžné tiskárny, jen je třeba využít tvrzenou trysku.
Filament plněný wolframem má i další využití. Díky tomu, že jde o těžký materiál, tisknou se z něj závaží pro letecké modelářství či pro drony. Víme i o využití pro vesmírné inženýrství, ale v tomto oboru nám firmy neprozradí, na co konkrétně filament používají.

Přečtěte si: Co přináší 3D tisk do krizových oblastí? „Lidé své znalosti rádi využívají pro dobrou věc," říká Silvestr Tkáč.