VITRIPRINT: van stereolithografie naar extrusie-gebaseerd 3D printen met hernieuwbare en recycleerbare netwerkpolymeren

3D-printen op basis van polymeren kent de laatste jaren een exponentiële groei voor verschillende toepassingen. Ongeveer de helft van de polymere materialen die gebruikt worden zijn vernettende fotopolymeren (thermoharders) die gemaakt zijn uit fossiele grondstoffen en per definitie niet recycleerbaar, repareerbaar of herverwerkbaar zijn. Gezien de groei van de 3D-printmarkt in combinatie met maatschappelijke zorgen rondom kunststofafval is er vanuit het werkveld een toenemende vraag naar duurzame, circulaire 3D-printmaterialen.
In dit project, dat voortborduurt op KIEM GoChem “GOCH.KIEM.KGC02.022” zal gewerkt worden aan de verduurzaming van thermohardende polymeren voor 3D-printen. Verschillende aspecten van duurzaamheid komen aan bod over de gehele waardeketen:

- Biomassa als grondstof: b.v. lignine of vetzuur-gebaseerde grondstoffen (Croda).
- Duurzame, veilige en opschaalbare flowchemie processen voor de synthese van de biogebaseerde bouwstenen (ZUYD, CHILL, Chemtrix).
- Ontwerp van thermohardende fotopolymeren met dynamische bindingen (vitrimeren), b.v. polymethacrylaten met imine bindingen (UM, RUG). Dynamische bindingen in vitrimeren kunnen onder invloed van een stimulus zoals temperatuur, licht of pH aanleiding geven tot een materiaal dat verwerkbaar is zoals een thermoplast, wat de weg opent naar recyclage, reparatie of herverwerking van thermoharders.
- Circulariteit van de materialen in 3D-printprocessen: initieel zullen de ontwikkelde bouwstenen gebruikt worden voor het 3D-printen van prototypes, gekenmerkt door een korte levensduur, via stereolithografie (NHL Stenden, Liqcreate, Binder3D). Deze protototypes zullen daarna gerecycleerd worden tot monofilamenten voor extrusie-gebaseerd 3D-printen (FDM), hetgeen mogelijk is dankzij de ingebouwde dynamische bindingen in de thermoharders (NHL Stenden, Ultimaker, Binder3D). Vervolgens zullen m.b.v. FDM diverse demonstrators worden geprint: b.v. medische protheses en controlemallen voor automotives.
De gefabriceerde demonstrators zullen aantonen dat met één-en-hetzelfde materiaal verschillende 3D-printprocessen succesvol kunnen worden doorlopen. De in dit project ontwikkelde materialen bieden daarmee voor het werkveld een praktische oplossing voor de duurzaamheidsuitdagingen die gepaard gaan met de snelle marktgroei van 3D-geprinte materialen.