V Texasu zkoušejí 3D tisknout obaly z hub

Profesor Č’-ťien Pchej z katedry průmyslového a systémového inženýrství Texaské univerzity A&M a jeho meziuniverzitní tým obdrželi grant ve výši 3 mil. $ od Národní vědecké nadace z programu Budoucí výroba, který financuje vývoj nových, dosud neexistujících možností výroby. Pchej a jeho tým zkoumají možnost náhrady ropných plastů nebo přírodního dřeva biomasou prostřednictvím 3D tisku živé hmoty. Tzv. biotisk se už používá ve zdravotnictví, hlavním předmětem Pchejova výzkumu jsou však obaly, nábytek a stavebniny. V jeho týmu jsou odborníci na výrobu, biologii, stavební a environmentální inženýrství a mechaniku. Pchej v Texasu pracuje s houbami, California Institute of Technology s řasami a University of Southern California s bakteriemi. Dále se na výzkumu podílejí Inženýrská experimentální stanice TEES Texaské univerzity, ústav America Makes a Sdružení pro výrobní technologie. Výstupem projektu dále budou vzdělávací materiály, a to včetně učebnice, vysokoškolského studentského výzkumného programu a školení pro pracovníky z oboru.

V dubnu 2020 badatelé z Texaské univerzity A&M, Dukeovy univerzity a společnosti Ecovative Design publikovali první referát o novátorské metodě přípravy tisknutelné směsi houby/biomasa. Biomasa ze zemědělského odpadu, např. pšeničná sláma nebo proso prutnaté, slouží jako zdroj živin pro houby. Po vytištění vzorku jím houby několik dní prorůstají. Předběžné experimenty doložily proveditelnost metody. Oproti procesům využívajícím tvarovací formy přináší 3D tisk flexibilitu při konstrukci obalu. V říjnu 2021 byl publikován referát o vztahu mezi složením směsi a kvalitou tisku. Připraveny byly čtyři směsi, každá obsahovala 40 g celozrnné mouky a 100 g materiálu biomasa/houby, přičemž biomasa vznikla smícháním 400 ml vody a prášku ze slupek psyllia v poměru 0:400, 10:400, 20:400 a 30:400 g/ml. Kvalita tisku se vyhodnocovala na základě extrudovatelnosti a tvarové stability. Vzorky bez psyllia nebylo možné vytlačovat. Zvýšení jeho podílu z 10:400 na 20:400 vedlo ke zlepšení kvality, ale další zvýšení na 30:400 naopak ke zhoršení. Fenomén se vysvětluje reologickými vlastnostmi směsí.

Pchej pro server PackagingInsights: „Použití směsí houby/biomasa na obaly není nové. Jiné společnosti vyrábějí tyto obaly tvarováním ve formě, novinkou v našem projektu je 3D tisk. Tradiční výroba obalů probíhá masově na jednom místě v milionech kusů a ty se pak odesílají na různá místa. 3D tisk je mnohem vhodnější pro distribuovanou výrobu malých objemů na různých místech. To je dobré pro společnost a pro životní prostředí; materiály jsou lokálně dostupné a můžeme vytvořit rovněž lokální pracovní místa.“