Druk 3D to nie tylko optymalizacja kosztów oraz czasu produkcji w firmach przemysłowych. Coraz częściej docierają do nas informacje o wykorzystaniu innowacyjnych wydruków, które stosowane są w medycynie i weterynarii. Czy tylko?

Problem związany ze zmianami klimatycznymi jest powszechnie znany i mobilizuje najtęższe umysły do tego, aby zaprzęgnąć światowy przemysł oraz konsumentów, do zadbania o to, jak nasze działania wpływają na środowisko. Ginące rafy koralowe są zdecydowanie jednym z najgłośniejszych negatywnych symboli rozwoju przemysłowego i zanieczyszczenia planety. W tę walkę coraz częściej angażuje się najnowsze technologie — również druk 3D. Przykładem może być właśnie ratowanie raf koralowych, w ramach którego naukowcy z całego świata za pomocą wydruków 3D wspomagają odbudowę oceanicznych ekosystemów.

Innowacyjny wydruk 3D z gliny

Jednym z kluczowych zdarzeń, które przyczyniły się do wykorzystania wydruku 3D w procesie odbudowy rafy koralowej, był tajfun Mangkhut z 2018 roku.

Aby uratować rafę koralową i wspomóc jej odbudowę, badacze z Swire Institute of Marine Science Uniwersytetu w Hongkongu podjęli współpracę z architektami laboratorium robotycznego, tworząc wspólnie projekt Reformative Coral Habitats. Owocem ich współpracy są drukowane w 3D sześciokątne płyty z gliny, które mają pomóc w zwiększeniu  tempa odbudowy rafy koralowej.

Każda z wyprodukowanych płyt mierzy 65 cm długości i waży 20 kilogramów. Podstawę tworzą cztery nogi, pozwalające platformie stabilnie osiąść na podłożu. Sama płyta składa się z dziewięciu warstw siatki i sześciu warstw strukturą przypominających koralowce.

Specjalne kieszenie mają umożliwiać wzrost koralowców zarówno w poziomie, tak aby budowały swoją stabilność, jak i w pionie, wyrastając ponad zabierające im tlen glony. Dlaczego mając do dyspozycji tak wiele opcji, do produkcji wybrano nieposiadającą specjalnych właściwości ani składników glinę?

Przede wszystkim niskie koszty. Glinę zakupiono w Wielkiej Brytanii, gdzie wydobyto ją po prostu z szelfu. Poza tym glina nie wpływa na mikroekosystem i nie zaszkodzi żyjącym tam organizmom. Oczywiście jest mniej trwała od innych materiałów, może pękać pod wpływem silnych prądów oceanicznych, jednak to wciąż bardziej naturalne rozwiązanie od betonu czy plastiku, najlepiej wpasowujące się w warunki subtropikalnych wód Hongkongu.

ABB Foundry Plus 2 w służbie ratowania raf koralowych

Aby wydrukować gliniane płyty, architekci wykorzystali robota ABB Foundry Plus 2 i dyszę o szerokości 6 milimetrów. Płyty następnie są wypiekane w temperaturze 1125º Celsjusza, co wpływa na zmniejszenie jej finalnych rozmiarów o 11%.

Wyniki eksperymentu od samego początku były bardzo obiecujące. Umieszczane na dnie oceanu gliniane płyty zajmowane są przez wiele gatunków ryb, a pierwsze odczyty z wiosny tego roku wskazują na wzrost koralowców. Widząc pozytywne efekty swoich działań, uczestnicy projektu wydrukowali kolejnych 128 płyt, które umieszczone zostały na dnie oceanu w zeszłym miesiącu.

Niestety możliwości produkcyjne są niewielkie, więc nie mówimy tu jeszcze o działaniu na szeroką skalę. Na szczęście nie jest to jedyny projekty, wykorzystujący wydruki 3D w celu ratowania raf koralowych.

Inne projekty wykorzystujące druk 3D w ratowaniu oceanów

Już kilka lat temu zespół z Cambridge starał się naśladować strukturę raf koralowych. Efektem ich działań było stworzenie sztucznej tkanki koralowej oraz jej szkieletu z połączenia żeli polimerowych i hydrożeli domieszkowanych nanomateriałami celulozowymi. Co ciekawe, do mieszaniny dodano również glony, więc można stwierdzić, że naukowcy drukowali żywą materię!

Pierwsza rafa w 3D od Boskalis

W 2017 roku holenderska firma Boskalis wydrukowała pierwszą w historii rafę w 3D. Efektem ich pracy jest sześć ogromnych raf, które zanurzone zostały w rezerwacie Monaco Lavrotto, gdzie są stale monitorowane.

Do wydruku zastosowano technologię wtryskiwania spoiwa. Struktura przypominająca kamień powstała przez połączenia dolomitowego piasku z wodą morską. Każda z raf waży aż 2,5 tony, a wydruk trwał 13 godzin!

Modułowa rafa ceramiczna zatopiona u wybrzeży Malediwów

Jedną z największych inicjatyw związanych z wykorzystaniem druku 3D w ratowaniu raf koralowych jest projekt australijskiej grupy Reef Design Lab. W ich założeniu sztuczna rafa koralowa musi być łatwa w produkcji i stosunkowo niedroga. Sztuczna rafa (MARS) składa się z wielu zazębionych części. Najpierw drukowane są puste ceramiczne elementy, a następnie zostają one wypełniane betonem.

Pierwsza instalacja miała miejsce w 2018 roku na Malediwach. Cały proces zajął dwie godziny, a do zanurzenia wystarczyła niewielka łódź, bez konieczności korzystania z barki czy dźwigu. Co ciekawe, już w ciągu kilku minut od instalacji, badacze zaobserwowali, że rafa przyciąga żyjące w danym miejscu organizmy, a po jakim czasie została zamieszkana przez tysiące stworzeń.

Krok w dobrą stronę

Obiecujące wyniki pozwalają optymistycznie spoglądać w przyszłość. Rafy koralowe zdecydowanie wymagają naszej uwagi. Spowolnienie zmian klimatycznych jest ważne, ale równie ważne są próby odbudowywania wyrządzonych szkód i mamy nadzieję, że opisane projekty będą z powodzeniem rozwijane.

Źródło:
https://3dprint.com/270809/hong-kong-researchers-3d-printing-clay-tiles-to-restore-damaged-coral-reefs/
https://all3dp.com/2/3d-printed-coral-reefs-most-promising-projects/