S recikliranom smolom do 3D štampanja plastike bez otpadaka

06.01.2026

3D štampanje je revolucionisalo proizvodnju svojom sposobnošću da brzo proizvede složene, prilagođene modele. Međutim, kako ova tehnologija postaje sve uobičajenija, javlja se veliki izazov – otpad. Slično konvencionalnim plastikama, odbačeni materijali iz 3D štampanja se akumuliraju, pa su mogućnosti za reciklažu ograničene. Ali istraživači s Univerziteta Zhejiang nude rešenje.

Foto: Univerza Zhejiang

Tim koji su predvodili profesor Se (Xie) Tao i profesor Zeng (Zheng) Ning s Fakulteta za hemijsko i biološko inženjerstvo razvio je novu toplotno reverzibilnu reakciju „foto-klik“ koja omogućava beskonačnu reciklažu 3D štampane smole bez gubitka performansi. Njihovi nalazi mogu da predstavljaju veliki korak ka istinski kružnoj ekonomiji u aditivnoj proizvodnji.  

Za razliku od tradicionalne proizvodne tehnologije uklanjanja materijala, u kojoj je višak materijala odseče, u fotopolimerizaciji 3D štampanja objekti se grade sloj po sloj koristeći tečnu smolu i svetlost. Tehnologija je slična sastavljanju Lego kockica. Uprkos decenijama napretka, međutim, to područje se i dalje suočava s ograničenjima kao što su spora proizvodnja, ograničena čvrstoća materijala i visoki troškovi smole, što ometa širu upotrebu u industriji. Tim Se Taoa se već duže vreme bavi ovim izazovima. Prošle godine je časopis Nature predstavio superrastezljiv materijal za 3D štampanje koji može da se protegne na preko devet puta veću dužinu od prvobitne. Sada, međutim, razmišljanje utemeljeno na održivosti usmeravaju korak dalje. „Ako bismo mogli da beskrajno recikliramo materijale za 3D štampanje“, objašnjava dr. Se Tao, „smanjili bismo troškove i otpad, što bi bilo korisno i za industriju i za životnu sredinu“. 

Do proboja tima je došlo neočekivano 

Tokom eksperimenta je doktorand Jang (Yang) Bo dodao tiolni reagens, a rezultati su premašili očekivanja. „Reakcija je bila suprotna od onoga što smo očekivali“, objašnjava Jang Bo. Tim je nakon detaljnijeg istraživanja otkrio da su naišli na svetlošću izazvanu reakciju klika između tiola i aldehida, tipičnu hemijsku reakciju koja obično zahteva zagrevanje. 

„Ovo je bio prvi put da je neko pokazao da ova reakcija može brzo da se odvija pod uticajem svetlosti“, objašnjava dr. Zeng Ning. Ovo slučajno otkriće otvorilo je vrata novoj vrsti reciklirajućih smola visokih performansi za 3D štampanje. Tipična 3D fotoštampanje se zasniva na fotopolimerizaciji (met)akrilatnih monomera i unakrsnih veziva, koji stvaraju veze ugljenik-ugljenik koje je praktično nemoguće razgraditi za reciklažu.  

Tim Se Taoa je izabrao drugačiji pristup. Njihov sistem formira ditioketalne veze – molekularne „spajalice“ koje pod uticajem svetlosti povezuju polimerne građevinske blokove, ali se oslobađaju blagim zagrevanjem, tako da se materijal vraća u svoje prvobitne komponente. To je kao rastavljanje Lego kockica“, dodaje dr. Se Tao. „Štampani objekt može da se obnovi na molekularnom nivou i ponovo štampa“. 

Ono što je najvažnije, ovaj modularni dizajn omogućava da se polimerni lanac prilagodi bez ugrožavanja mogućnosti recikliranja. Finim podešavanjem molekularnih struktura stvorili su elastomere, kristalne polimere i tvrdu plastiku, sve iz iste osnovne hemije. Moguće primene se kreću od livenja od izgubljenog penastog materijala, na primer za metalne delove motora, do ortodontskih poravnivača. 

„Naše istraživanje je uspešno prevazišlo dugogodišnju dilemu između mehaničkih performansi i mogućnosti recikliranja u zatvorenoj petlji u fotopolimerizujućim materijalima za 3D štampanje na molekularnom nivou“, objašnjava dr. Se Tao. „Uspostavljanjem dinamičnog ditioketalnog hemijskog sistema koji reaguje na svetlost, nudimo novu strategiju molekularnog dizajna koja pruža važne uvide za unapređenje održivih proizvodnih tehnologija“. 

Izvor: Jernej Kovač