Üç Boyutlu (3B) Yazıcılarda Kullanılan Biyo Esaslı UV ile Kürlenebilir Reçineler
Üç boyutlu (3B) yazıcıların üretimi günümüzün en önemli teknolojik gelişmelerden biridir. 2021 yılında 13,84 milyar USD olan marketin 2030 yılında 21,5 milyar USD olması beklenmektedir. Son yıllarda sağladığı düşük maliyet, kullanım kolaylığı, zaman tasarrufu gibi avantajlardan dolayı günlük hayatımızda kullanımı giderek artmaktadır.
Elle yapılamayacak kadar zor olan karmaşık geometrideki malzemelerin bilgisayar programları yardımıyla uzmanlık gerektirmeden üretilmesi, özellikle kalıp masrafları, üretim için yatırım, işçi giderleri ve nakliye gibi masrafları azaltarak önemli avantajlar sunmaktadır. 3B yazıcılarda kullanılan teknolojiye göre sınıflandırma yapılabilir.
Bunlardan Birleştirmeli Yığma Modeli-FDM (Fused Deposition Modelling), Poly Jet Modeli (Eklemeli üretimAdditive modelling), Seçici Lazer Sinterleme-SLS (Selective Laser Sintering), Tarayarak Işıkla Kürleme Tekniği-SLA (Stereo Lithography Apparatus), Tabakalı Yapıştırmalı Parça İmalatı (LOM, Laminated Object Manufacturing) ve Bağlayıcı Püskürtme Tekniği (Binder Jet) gibi modeller piyasada yer almaktadır.
Plastik parça üretiminde FDM modeli geniş bir yer alırken kullanımı kolay, yüksek hızlı
üretim ve yüksek kalite sunan Poly Jet ve SLA teknolojileri ev ve ofis kullanımının yanı sıra üretimde de yoğun olarak kullanılmaktadır.
Poly Jet ve SLA teknolojilerde kullanılan ultra viyole (UV) kürlenebilir akrilik ve epoksi reçinelerin çeşitleri ve kullanım miktarları her geçen gün artmaktadır. UV kürlenebilir akrilik
reçine pazar büyüklüğü 2021 yılında 4,6 milyar USD iken 2026 yılında 7,3 milyar USD olması beklenmektedir.
Bu büyüyen pazarda çevre ve insan sağlığı gibi etmenlerden dolayı biyo esaslı kimyasalların kullanım miktarlarında da büyük artış görülmüştür. Petrol ve petrol türevlerinin azalması ve
çevre ve insan sağlığına zarar vermeleri nedeniyle sürdürülebilir, biyo-bozunur, toksik olmayan ve çevre dostu biyoesaslı kimyasalların kullanım yaygınlaşmıştır.
3B yazıcı teknolojilerinde kullanılan reçinelere bakıldığında diş yapıştırıcıları ve kompozit alanlarında çoklukla kullanılan bisfenol A glikol dimetakrilat (Bis-GMA) and etoksile bisfenol A dimetakrilat (Bis-EMA)’ın yerine alternatif biyo-esaslı kimyasalların geliştirilmesine yönelik çalışmalar mevcuttur. 2,5-furan dikarboksilik asit, vanilik asit, eugenol, tanik asit ve itakonik asit gibi birçok kimyasal akrilat modifikasyonu yapılarak 3B uyumlu monomerler geliştirilirken bu monomerler kullanılarak hazırlanan polimerlerde UV kürlenebilir reçinelerin hazırlanmasında kullanılmaktadır.
Doğal fenolik ürünler ve yağların modifikasyonu ile elde edilen akrilik reçinelerinde 3B teknolojisinde kullanımı artmaktadır.
İzel Kimya Ar-Ge Merkezi’nde UV ile kürlenebilir biyo-esaslı akrilik reçinelerin üretimi ile ilgili araştırmalar yapılmaktadır. 3B teknolojisine uygun biyo-esaslı kimyasallardan reçinelerin ve monomerlerin elde edilmesi diş, kaplama, boya ve kalıp gibi birçok alanda kolaylıklar sağlayacak ve sürdürülebilir ekonomiye katkıda bulunacaktır.
Referanslar
1. https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/3d-printing-industry analysis#:~:text=The%20global%203D%20printing%2market,21.5%20million%20units%20by%202030. 2. https://www.coatingsworld.com/contents/view_breaking-news/2021-12-22/uv-curable-resinsand-formulated-products-market-worth-73-billion-by-2026-mar-ketsandmarkets/ 3.Ding, Rui & Du, Yuyang & Goncalves, Rebecca & Francis,
Lorraine & Reineke, Theresa. (2019). Sustainable near UV-curable acrylates based on natural phenolics for stereolithography 3D printing. Polymer Chemistry. 10.10.1039/C8PY01652F. 4. Self-Healing, Antibacterial, and 3D-Printable Polymerizable Deep Eutectic Solvents Derived from Tannic Acid Guoqiang Zhu, Jinshuai Zhang, Jia Huang, Xixi Yu, Jianwen Cheng, Qianqian Shang, Yun Hu, Chengguo Liu, Meng Zhang, Lihong Hu, and Yonghong Zhou ACS Sustainable Chemistry & Engineering DOI: 10.1021/acssuschemeng.2c01328. 5. https://bikiarislab.wixsite.com/bikiarislab/
biobased-polymers. 6. https://www.azom.com/news.aspx?newsID=57711. 7.Karagöz, İdris & BEKDEMİR, Ayşe & Tuna, Ozlem. (2021). 3B Yazıcı Teknolojilerindeki Kullanılan Yöntemler ve Gelişmeler Üzerine Bir Derleme. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi. 9. 1186-1213. 10.29130/ dubited.877423. 8. https://www.freepik.com/free-vector/isometric-3d-printing-horizontal-infographics-with-different-stages-production process_14742491.htm#query=3d%20printing%20technology&position=2&from_view=keyword 9. https://www.dreamstime.com/d-printer-prints--walls-building-house-cement-mortar-innovative-additive-technology-construction-site-engineer-monitors image221046237
Samet Sarıca
Ar-Ge Araştırmacısı
İzel Kimya
Dr. Cemil Dizman
Ar-Ge Müdürü
İzel Kimya
