Materialen voor 3D printen; van model tot groene realiteit
Lichtgewicht, hernieuwbare oorsprong, milde verwerking en gemakkelijke recyclebaarheid maken van thermoplasten de circulaire bouwmaterialen bij uitstek. Bij additive manufacturing (AM), beter bekend als 3D-printen, blijft de massale toepassing van thermoplasten echter achter. Na verhitting in de smelt smelten deeltjes of filamenten eerst in 2D en vervolgens in 3D samen, waardoor een ongekende geometrische vrijheid ontstaat. Ondanks een wetenschappelijk begrip van versmelting, worden industriële en wetenschappelijke consortiumexperts in de praktijk nog steeds geconfronteerd met inferieure mechanische eigenschappen van versmolten lasnaden. Een voorbeeld hiervan is vroegtijdig mechanisch falen in patiëntspecifieke en biologisch afbreekbare medische hulpmiddelen op basis van Corbion’s polylactiden en meer technische constructies op basis van Mitsubischi’s poly(ethyleentereftalaat), PET. De oorzaak ligt in een tegenstrijdige lage snelheid van polymeerdiffusie en verstrengeling, en een te hoge kristallisatiesnelheid om onvoldoende verstrengeling te compenseren.
Eerder hebben we de tegenstrijdige tijdschalen geëlimineerd via interfaciale co-kristallisatie waarbij afwisselend twee tegenovergestelde stereospecifieke polymeren worden afgezet. Stereocomplexatie is commercieel beperkt tot poly(lactide) dat ondanks versterkte interfaces zijn intrinsieke broosheid op productschaal nog meer laat zien. Om massale toepassing van thermoplastische AM-industrieën te bevorderen, is de onderzoeksvraag als volgt geformuleerd. Wat zijn, uitgaande van de fundamenten die ten grondslag liggen aan interfaciale stereokristallisatie, de ultieme en schaalbare materiaalformules die hoge prestaties van AM thermoplastische producten garanderen en tegelijkertijd circulariteit en de principes van groene chemie bevorderen?