Φύκια, φασολάκια, μανιτάρια: Φυσικά υλικά ως υλικά 3D Printing!

Η τρισδιάστατη εκτύπωση έχει τη δυνατότητα να φέρει μία πραγματική επανάσταση στο design και τις κατασκευές με τη δημιουργία φιλικών στο περιβάλλον υλικών και υποδομών.

Η νέα γενιά αρχιτεκτόνων και σχεδιαστών συμφωνεί: Η τρισδιάστατη εκτύπωση θα συμβάλλει σημαντικά στην απεξάρτηση από το σκυρόδεμα. Ένα από τα υλικά με τη μεγαλύτερη κατανάλωση στον κόσμο – δεύτερο μετά το νερό. Ωστόσο, η διαδικασία παραγωγής του σε συνδυασμό τη διαδεδομένη χρήση του, εγείρουν συχνά θέματα γύρω από τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις του.

Από την άλλοι, οι πρωτοπόροι του κλάδου θεωρούν αναγκαία πλέον τη στροφή σε πρακτικές που μειώνουν το περιβαλλοντικό αποτύπωμα και απομακρύνονται από συμβατικούς πόρους που είναι μη ανακυκλώσιμοι. Στο πλαίσιο αυτό η τρισδιάστατη εκτύπωση έχει φέρει στο προσκήνιο νέες τεχνικές και μάλλον απροσδόκητες πρώτες ύλες για τη δημιουργία φιλικών στο περιβάλλον υλικών και υποδομών.

«Ζωντανοί» 3D τοίχοι από χώμα και σπόρους

Πιθανότατα θα έχετε δει κτίρια με κήπους στις ταράτσες και τις βεράντες, ενώ σίγουρα θα έχετε ακούσει για τα περιβαλλοντικά οφέλη τους: Προσφέρουν φυσική μόνωση και αντιπλημμυρική προστασία, μειώνουν τον θόρυβο, συμβάλλουν στην πυροπροστασία του κτιρίου, ενώ αποτελούν ανάσα οξυγόνου και ευεξίας για ανθρώπους και κατοικίδια.

Αυτό σκέφτηκε μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο της Βιρτζίνια και αποφάσισε να ενσωματώσει τη φύση στις μελλοντικές υποδομές: Δημιούργησαν ένα νέο είδος δομικού υλικού που αποτελείται από χώμα και σπόρους και μπορεί να αξιοποιηθεί σε μεγάλη κλίμακα μέσω τρισδιάστατης εκτύπωσης.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, η εν λόγω βιοκατασκευή θα μπορούσε μελλοντικά να προσφέρει στον κόσμο της αρχιτεκτονικής και των κατασκευών μία εναλλακτική προσέγγιση, φιλική προς το περιβάλλον και με χαμηλό κόστος υλοποίησης. Επιπλέον, αυτά τα «ζωντανά» οικοδομήματα θα ήταν πραγματικά μοναδικά – φανταστείτε να ξυπνάτε με τον ήχο των πουλιών που φωλιάζουν στο προσωπικό σας δάσος!

Κατασκευαστικά υλικά από φασόλια

Η σόγια είναι μια από τις πλέον διαδεδομένες καλλιέργειες παγκοσμίως. Μόνο στις ΗΠΑ, κάθε χρόνο δημιουργούνται πάνω από οχτώ εκατομμύρια τόνοι απορριμμάτων από την επεξεργασία του φλοιού της. Ευτυχώς, οι επιστήμονες αποφάσισαν να μην αφήσουν την ευκαιρία και τα υπόλοιπα σόγιας να πάνε χαμένα: Τους έδωσαν μία νέα χρήση ως υλικά τρισδιάστατης εκτύπωσης.

Ειδικότερα, ερευνητές από το αμερικανικό Πανεπιστήμιο του Λούισβιλ, εργάζονται ήδη προκειμένου να δημιουργήσουν εμπορικά βιώσιμες μεθόδους για την αξιοποίηση της βιομάζας από τον φλοιό σόγιας. Οι μικροΐνες που εξάγονται, θα επαναχρησιμοποιούνται για την παραγωγή διαφόρων προϊόντων μέσω τρισδιάστατης εκτύπωσης. Εκτός από τις κατασκευές, οι ερευνητές εκτιμούν ότι το εν λόγω φυσικό υλικό θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί μεταξύ άλλων στην αυτοκινητοβιομηχανία, καθώς και τη στρατιωτική και την αεροδιαστημική βιομηχανία.

«Σαν δέρμα» από (κάτι σαν) μανιτάρια

Το 2013, δύο οικολόγοι επιστήμονες και καλλιτέχνες ίδρυσαν από κοινού την MycoWorks, μια εταιρεία βιοϋλικών αφιερωμένη στη δημιουργία νέων υλικών με βάση το μυκήλιο, δηλαδή το «δέρμα» των μανιταριών. Πηγαίνοντας ένα βήμα παραπέρα, αποφάσισαν να μιμηθούν τον φυσικό τρόπο με τον οποίο σχηματίζεται το μυκήλιο για να δημιουργήσουν κάτι πραγματικά καινούριο.

Ειδικότερα, όπως οι κυτταρικές δομές του μυκηλίου αλληλοσυνδέονται δημιουργώντας ένα τρισδιάστατο πλέγμα, έτσι δημιουργείται και το πρωτότυπο υλικό της MycoWorks. Κατοχυρωμένο με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας, αποτελεί μια νέα κατηγορία βιώσιμου υλικού που δεν είναι ούτε ζωικό ούτε πλαστικό, ούτε vegan δέρμα, αλλά ούτε και δέρμα μανιταριού. Σύμφωνα με τους δημιουργούς του, προσφέρει την ποιότητα, την αντοχή και την απόδοση των καλύτερων δερμάτων ζώων, με χαμηλότερο περιβαλλοντικό αντίκτυπο.

Προς το παρόν, το καινοτόμο αυτό υλικό δοκιμάζεται σε χειροποίητα αντικείμενα υψηλής αισθητικής μέσω συνεργασίας με οίκους πολυτελείας όπως ο Hermès. Ωστόσο, λόγω της μεγάλης ελευθερίας προσαρμογής του, εκτιμάται ότι σύντομα θα αξιοποιείται σε ευρεία γκάμα εφαρμογών.

Οθόνες εμπνευσμένες από καλαμάρια και χταπόδια

Είναι γεγονός ότι οι ηλεκτρονικές οθόνες –όπως παραδείγματος χάρη της τηλεόρασης ή ενός ηλεκτρονικού υπολογιστή– αποτελούν πλέον αναπόσπαστο στοιχείο κάθε νοικοκυριού. Εντούτοις, παρά τη μεγάλη εξέλιξή τους βασίζονται σε άκαμπτα υλικά, περιορίζοντας τα σχήματα που μπορούν να πάρουν και τον τρόπο αλληλεπίδρασής τους με τρισδιάστατες επιφάνειες.

Εργαζόμενοι προς αυτή την κατεύθυνση, ερευνητές από το αμερικανικό Πανεπιστήμιο Rutgers, δημιούργησαν μέσω τρισδιάστατης εκτύπωσης ένα «έξυπνο» τζελ που αλλάζει σχήμα όταν εκτίθεται στο φως, καθώς και ένα ελαστικό υλικό που αποκαλύπτει τα χρώματά του, όταν το φως αλλάζει.

Η εφεύρεσή τους βασίζεται στην εκπληκτική ικανότητα των κεφαλόποδων όπως οι σουπιές, τα χταπόδια και τα καλαμάρια να αλλάζουν το χρώμα και την υφή του δέρματός τους, είτε για να επικοινωνήσουν είτε προκειμένου να κρυφτούν.

Οι επιστήμονες του Rutgers εκτιμούν ότι η έρευνά τους υποστηρίζει μια νέα μηχανολογική προσέγγιση για τη δημιουργία πιο ευέλικτων, πολύχρωμων οθονών. Τα επόμενα βήματά τους, περιλαμβάνουν τη βελτίωση της ευαισθησίας και του χρόνου απόκρισης, καθώς και της ανθεκτικότητας της καινοτόμας αυτής τεχνολογίας.

Τα αντικείμενα που (δεν;) είναι ζωντανά – τεχνητά

Τι θα γινόταν αν τα προϊόντα που χρησιμοποιούμε καθημερινά ήταν ζωντανά, μπορούσαν να αισθανθούν, να αναπτυχθούν, να προσαρμοστούν και τελικά να αποσυντεθούν; Ακούγεται ως σενάριο επιστημονικής φαντασίας, ωστόσο, μια ομάδα ερευνητών από το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο του Ντελφτ χρησιμοποίησε μια νέα τεχνική τρισδιάστατης βιοεκτύπωσης για να δημιουργήσει ένα ζωντανό - τεχνητό φύλλο από κύτταρα φυκιών και βακτήρια.

Ειδικότερα, το project περιλάμβανε την τρισδιάστατη εκτύπωση μικρο-φυκιών σε συνδυασμό με μια μη ζωντανή, οργανική ένωση που παράγεται από βακτήρια, προκειμένου να δημιουργηθεί ένα σκληρό και εύκαμπτο υλικό ικανό για φωτοσύνθεση.

Σύμφωνα με τους επιστήμονες, η εν λόγω έρευνα αποσκοπεί στη δημιουργία τεχνητών φύλλων, τα οποία, όπως και τα φυσικά, θα μετατρέπουν το νερό και το διοξείδιο του άνθρακα σε οξυγόνο και ενέργεια. Ως εκ τούτου, θα μπορούν να αξιοποιηθούν για τη δημιουργία καυσίμων σε δύσκολα προσβάσιμα περιβάλλοντα όπως ο Διεθνής Διαστημικό Σταθμός ή μια αποικία στον Άρη!

Η τεχνολογία μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία οικιακών προϊόντων που θα αντιδρούν σε ερεθίσματα. Παραδείγματος χάρη, ειδικά καλυπτικά τοίχων τα οποία θα αντιδρούν στις αλλαγές του καιρού: Θα παρέχουν θερμομόνωση τις κρύες μέρες ή υδατοαπωθητικές ιδιότητες σε βροχερές συνθήκες.