Biomateriaalien kehitys etenee – uusia biokomposiitteja 3D-tulostukseen

Työn alkuvaiheessa kartoitettiin kattavasti markkinoilla saatavilla olevia bio- ja kierrätysmateriaaleja, jotka soveltuvat käytössä oleviin valmistusteknologioihin. Samalla käynnistettiin omien materiaaliseosten kehitystyö, jossa erityistä huomiota kiinnitettiin biokuitujen hyödyntämiseen komposiitteja lujittavina komponentteina. Osa komposiittiseoksista on erottunut lupaavilla ominaisuuksillaan, kun taas toiset ovat toistaiseksi osoittautuneet vain kohtalaisen toimiviksi. Testaustyö jatkuu, ja lopulliset tulokset saadaan myöhemmin kehitystyön edetessä.

Testatut biopohjaiset lisäaineet

Hankkeessa on kokeiltu useita polylaktidipohjaiseen (PLA) materiaaliin lisättäviä bio-lisäaineita, jotka hyödyntävät luonnonmateriaaleja ja teollisuuden sivuvirtoja:

• Koivunkuori
• Sahanpuru (<125 µm ja <500 µm)
• Biohiili
• Mikrokiteinen selluloosa MCC
• Sahanpuru + biohiili
• Ligniini
• Sahanpuru + nanosavi (MMT)

Lisäksi on testattu pehmennys- ja kytkentäaineita materiaalien ominaisuuksien parantamiseksi. Biohiiltä on hyödynnetty myös väriaineena hankkeessa testatuissa biokomposiiteissa, ja se on osoittanut hyvää kestävyyttä sekä yhteensopivuutta puupuru/PLA-yhdistelmässä.

Kaupalliset vertailut

Oman materiaalikehityksen rinnalla hankkeessa on testattu myös tunnettuja kaupallisia biokomposiitteja, kuten:

• UPM Formi 3D
• Stora Enson Durasense
• Brightplus Loimu

Näiden materiaalien vertailu omiin seoksiin tarjoaa tärkeää referenssitietoa ja ohjaa jatkokehitystä sekä optimointia.

Kohti kestävämpää 3D-tulostusta

Saadut tulokset osoittavat, että bio- ja kierrätysmateriaaleilla on huomattava potentiaali korvata perinteisiä fossiilipohjaisia muoveja 3D-tulostuksessa. Materiaalikehitys jatkuu, ja seuraavaksi keskitytään sovelluskohteiden optimointiin sekä komposiittien suorituskyvyn arviointiin prototyyppiajoneuvoissa.

3D-tulostetut vihreän teknologian tuotteet sähköiseen liikkumiseen (AM-MOVE) -hanke toteutetaan ajalla 1/2024–6/2026. Hankkeen päärahoittajana toimii Etelä-Savon maakuntaliitto ja hankkeessa ovat mukana Esmarin Composites, Punkaharjun Puutaito, RumbleTools, Kruunupuisto sekä Savonlinnan kaupunki.