ביומימיקרי והדפסה תלת ממדית

מאת: יעל הלפמן כהן

פיתוח טכנולוגיית ההדפסה התלת ממדית תוך חיקוי עקרונות הפעולה של מערכת אקולוגית, יכולה לקדם טכנולוגיה מקיימת, יעילה ובטוחה יותר.

הדפסה תלת ממדית זוהתה לא מכבר כטכנולוגיה פורצת דרך, שעשויה לשנות את עולמנו. דגמים רפואיים, אקדח עובד ואפילו פיצה ברת אכילה הן חלק מהיכולות שמדגימה טכנולוגיה זו. עם ירידת המחיר של טכנולוגיה זו, היא הופכת נגישה גם להמונים.

בעתיד תהיה הטכנולוגיה של הדפסה תלת ממדית נגישה לכול, וכל צרכן יוכל גם להפוך ליצרן. בהתחלה נדפיס צעצועים ובהמשך נוכל להדפיס אפילו מוצרי צריכה שונים. דברים קטנים נוכל להדפיס בביתנו, ודברים גדולים יותר - אולי בחנות שכונתית.

ההזדמנות כמובן גדולה. ייצור מקומי וביתי יוכל להחליף מפעלים גדולים ומזהמים, אך לצד הבטחה זו לשינוי עתידנו קיימים גם סיכונים רבים. המדפסות התלת ממדיות מבוססות כיום על סדרה של פולימרים רעילים ועל מתכות רעילות. אנשים שישתמשו במדפסות אלה בבתיהם עלולים לשאוף את הגזים הרעילים. כיצד נוכל למצוא חלופות שיוכלו להתפרק בסוף חיי המוצר המודפס, להיות בטוחות וגם לחזור למאגר החומרים בטבע?

ג'נין בניוס, מייסדת המכון האמריקאי לביומימיקרי, זיהתה פוטנציאל רב לשיפור טכנולוגיית ההדפסה התלת ממדית, באמצעות חיקוי תהליכים טבעיים במערכות אקולוגיות. הטבע יוצר שונות ממגוון מצומצם יחסית של חומרים, כאשר המבנה הפנימי של ארגון החומרים הוא זה שמייצר מגוון רחב של צורות, צבעים ופונקציות. הכימיה בתהליכים טבעיים אלה ידידותית, מבוססת מים ואינה רעילה. מדפסות תלת ממדיות יכולות להצטיין, כמו בטבע, בבניית מבנים מורכבים מחומרים פשוטים, בתהליך תוספתי של בניה "מלמטה", כלומר בנייה מאבני בנין בסיסיות. רוב המוצרים שבהם אנחנו משתמשים נוצרו בכבשנים תעשייתיים, ועם מגוון רעלנים.  יצרנים תעשייתיים מייצרים בתהליך גריעה, המייצר אשפה (כמו בתהליכי גזירה ועיבוד שבבי), ואילו עלה אמיתי, למשל, לא נחתך מגליל של חומר ירוק. בסוף חיי המוצר התעשייתי לא תמיד יש חזרה של מרכיביו למעגלי החומר בטבע או בתעשייה. חשוב שהמוצרים המודפסים ישובו בסוף חייהם למעגלי החומר, בהתאם לגישת מ"עריסה לעריסה".
 

 

סמל ארגון הביומימיקרי הישראלי. הודפס במדפסת תלת ממד באדיבות ליברוס עיצוב ופיתוח

 

מאמצים לפיתוח פתרונות, תשתיות וחומרים לקידום השינוי הנדרש בטכנולוגיית ההדפסה התלת הממדית כבר החלו. מדפסות תלת ממד המשתמשות בפולימרים מתכלים מבוססי תירס                      (polylactic acid) כבר קיימות, אך לגידול התירס עצמו עדיין דרושים משאבים ודשנים. עדיף כמובן להשתמש בחומרים ממוחזרים קיימים, רצוי מקומיים, או לנהוג כצמחים ולהשתמש בעודפי הפחמן הדו חמצני לייצור הפולימרים. באוניברסיטת קליפורניה בוחנים כעת מדענים את האפשרות להשתמש בנסורת כחומר גלם לתעשיית ההדפסה. נבחנים גם רעיונות אחרים, כמו שימוש בנוצות של עופות או בפסולת מתהליכי עיבוד מזון למטרה זו.  

הטכנולוגיה לייצור אבני בנין פשוטות, המחקות את אבני הבניין של הטבע, להדפסה התלת ממדית עוד לא קיימת, אך ברור כי ארגון והתאמה של יכולות ההדפסה בהתאם לעקרונות הטבע לא רק יוביל לתוצר יותר מקיים, אלא יביא גם לתוצר יעיל יותר ובעלות נמוכה יותר למשתמש.

דיאלוג פתוח בין מעצבים, מהנדסים, מדענים ויזמים יוכל לקדם את הפתרון הנדרש ולממש את ההזדמנות לעצב את עתידנו בדמותו של הטבע.

למקור הידיעה