Käytettävissä olevien muovilaatujen kirjo 3D-tulostuksessa on laaja ja yhtenä uusimmista muovilaaduista saatavilla on Polyhydroksialkanoaatti-muovi (PHA). Kaupallisesti sitä valmistavat ainakin hollantilainen colorFabb ja kanadalainen Regen. LAB-ammattikorkeakoulu on mukana osatoteuttajana WOW!-hankkeessa, missä LABin roolina on mm. tutkia käytännön koeajojen avulla PHA-muovin 3D-tulostettavuutta. Painamalla linkkiä pääset tutustumaan WOW!-hankkeeseen.
PHA-muovi
PHA-muovit ovat biopohjaisia ja biohajoavia polyestereitä. Bakteerisoluissa PHA-muoveja muodostuu luonnollisesti, jossa ne toimivat hiilen ja energian varastona. PHA-tuotannon raaka-aineena käytetään pääsääntöisesti erilaisia jätteitä ja sivuvirtoja, joten ne eivät kilpaile ruoantuotannon kanssa viljelysmaasta. (Sopo 2022, 2.)
PHA-muovit ovat kompostoituvia, mikä vähentää ympäristön kuormitusta, ja koska PHA-muovi pohjautuu uusiutuviin raaka-aineisiin niin sillä on myös pieni hiilijalanjälki. Tulevaisuudessa PHA-muoveilla on mahdollista korvata fossiilisia muoveja tietyissä käyttötarkoituksissa. (Sopo 2022, 2.)
PHA-muovin käyttökohteita ja etuja
PHA-muovien etuina voidaan pitää niiden biohajoavuutta sekä bioyhteensopivuutta. Biohajoavuus mahdollistaa niiden käytön sovelluksissa, missä pakkauksen tai tuotteen voidaan luottaa hajoavan kompostoituna tai päätyessään luontoon tahattomasti. WOW!-hankkeessa tehdyissä koeajoissa 3D-tulostus koekappaleiksi valikoitui maastopyörän takalokasuoja, joka on sellainen tuote, jonka pitäisi kestää roiskeet ja mahdolliset iskut, mutta toisaalta se on sellainen tuote, joka todennäköisesti hajoaa osittain käytössä ja siitä voi päätyä huomaamatta luontoon pieniä paloja.
Bioyhteensopivuus puolestaan mahdollistaa PHA-muovin käytön erilaisissa lääketieteellisissä sovellutuksissa kuten esimerkiksi haavanhoidossa (ompeleet) ja ortopediassa (ruuvit). (Sopo 2022, 24.)
PHA-muovin koeajo 3D-tulostimella
Koeajoissa käytettiin colorFabbin allPHA-filamenttia. Raaka-aine valmistajan suositus tulostuslämpötila oli 190–200°C ja tulostusalustalle suositeltiin tartunta liimaa lämmittämättömälle alustalle, jotta tulostettava kappale pysyy alustassa kiinni paremmin. Tulostettavaksi kappaleeksi valittiin muodoltaan mahdollisimman yksinkertainen kappale, joka olisi kuitenkin sellainen mitä voidaan testata käytännössä.
Koeajoissa käytettiin kolmea eri tulostuslämpötilaa 190, 195 ja 200°C ja tulostusalustan lämpötilaksi asetettiin kokeilujen jälkeen 30°C. Erilaisten kokeilujen jälkeen liimaa laitettiin vain kappaleen ääriviivojen kohdalle, koska ilman liimaa kappale irtosi ja koko kappaleen alan liimauksella kappaletta ei saanut ehjänä irti alustasta. Paras tulostusjälki ja pinnanlaatu saavutettiin, kun tulostuslämpötila oli 200°C. Erilaisia tulostusvariaatioita kokeiltiin yhteensä 12 kappaletta.
allPHA filamentti on pehmeää, ja 3D-tulostimen syöttöyksikkö aiheutti filamenttiin painaumia, mikä esti tasaisen raaka-aineen syötön, joka puolestaan vaikeutti tulostamista huomattavasti. Tämän johdosta koeajoa on tarkoitus jatkaa eri valmistajan 3D-tulostimella, jotta saadaan parempi käsitys käytettävän laitteen vaikutuksesta PHA-muovin tulostettavuuteen.
Kirjoittaja
Kusti Ruokamo toimii kehitysinsinöörinä LAB-ammattikorkeakoulun kiertotalouslaboratoriossa ja kiertotaloutta edistävissä hankkeissa.
Lähteet
Sopo, A. 2022. PHA-muovin mahdollisuudet muovikriisin ratkaisemisessa. Kandidaatintyö. Lappeenrannan–Lahden teknillinen yliopisto LUT, ympäristötekniikka. Lappeenranta. Viitattu 21.4.2023. Saatavissa https://lutpub.lut.fi/bitstream/handle/10024/164136/Kandidaatintyo_Sopo_Annika.pdf?sequence=1
Linkit
Linkki 1. WOW! capitalization. Wider business Opportunities for raw materials from Wastewater. 2023. Projekti. Viitattu 21.04.2023. Saatavilla https://lab.fi/fi/projekti/wow
