Drukowanie 3D z chleba? Teraz to możliwe!

Misja ratowania chleba trwa - drukujemy z czerstwego chleba! Połączyliśmy siły z firmą Sygnis czego efektem jest biodegradowalny filament, który z powodzeniem można wykorzystać przy produkcji.

‍

Skąd czerstwy chleb na produkcji?

Od ponad roku pracujemy nad ograniczeniem wyrzucanego chleba na świecie. Wyszukujemy i badamy sposoby wykorzystania czerstwego pieczywa, jako surowca do stworzenia nowych, pełnowartościowych produktów. Już wcześniej wiedzieliśmy o możliwościach wykorzystania biopochodnych polimerów w druku 3D, skrobi kukurydzianej czy buraka cukrowego dlatego dostrzegliśmy potencjał w skruszonym chlebie.

Każdy sposób, by uratować chleb przed staniem się odpadem i utrzymanie go w obiegu zamkniętym produkcji, jest właściwy. Szukamy rozwiązań, które moglibyśmy zaaplikować na skalę globalną. Nasz znajomy wspomniał o nowoczesnej firmie Sygnis, która być może byłaby otwarta na taką współpracę – komentuje Bartłomiej Rak z REBREAD.

Andrzej Burgs, prezes Zarządu Sygnis SA, z dużym entuzjazmem zareagował na pomysł. Doskonale rozumie on problem marnowania żywności na świecie i szybko zadeklarował chęć współpracy i podjęcie próby użycia czerstwego chleba w produkcji materiału do druku 3D.

W kwietniu 2022 do parku maszynowego Sygnis trafił od REBREAD worek czerstwego chleba. Sygnis podjął wyzwanie.

Zweryfikowali, czy da się stworzyć filament na bazie biodegradowalnego materiału PLA (Polilaktyd) z dodatkiem suchego chleba. W tym celu użyli zestawu maszyn 3devo, które stacjonują w parku maszynowym na Żwirki i Wigury 101. Zespół projektowy składał się z dwóch osób: Joanny Wądołowskiej-Frej i Natalii Pawłowskiej, które w Sygnis odpowiedzialne są m.In. za przeprowadzanie prac badawczo - rozwojowych nakierowanych na tworzenie nowego rodzaju materiałów do druku 3D i recyklingu filamentu.

Prace nad tym projektem nie byłyby możliwe, gdyby nie maszyny holenderskiej firmy 3devo, które pozwalają na przeprowadzanie procesów recyklingu i prac nad nowymi rodzajami materiałów do druku 3D.

3devo – maszyny do prób i błędów… i w końcu do sukcesów

3devo to firma technologiczna założona przez młodych, pomysłowych inżynierów w Holandii. Ich misją jest tworzenie dostępnych i wysokiej jakości produktów, umożliwiających „zamknięcie obiegu” produkcji, przetwórstwa i ponownego wykorzystania materiałów do druku 3D. Swoje prace rozpoczęli w 2014 roku, a dziś dostarczają kompletne rozwiązania do prac z nowymi materiałami i recyklingiem filamentu. Właśnie taki zestaw znajduje się w parku maszynowym Sygnis.

Celem 3devo jest pomaganie firmom, placówkom edukacyjnym i laboratoriom badawczym w przejściu na bardziej zrównoważony model biznesowy – nie tylko z perspektywy ekonomicznej, ale także przyjaznej środowisku praktyki druku 3D. Pozostają skupieni na tym celu poprzez ciągłe ulepszanie swoich produktów i poszukiwanie sposobów na wyniesienie innowacji materiałowych na wyższy poziom.

– Współpracujemy z firmą 3devo, ponieważ nasze wizje przyszłości są zbieżne. Chcemy dbać o środowisko, promując technologie proekologiczne, dzięki którym przybliżamy się do zamknięcia obiegu odpadów. Zależy nam na rozwijaniu potencjału recyklingu materiałów do druku 3D nie tylko w obrębie naszego parku maszynowego, ale również w środowiskach przemysłowym i badawczym. Dzięki rozwiązaniom naszego holenderskiego partnera łatwiej przeprowadza się badania nad nowymi materiałami, a cały ekosystem urządzeń zajmuje niewiele miejsca, oferując w zamian niekończące się możliwości – mówi Joanna Wądołowska-Frej, inżynier w dziale Badań i Rozwoju Sygnis SA.

Jak wygląda proces przetwórstwa?

Czerstwy chleb bez problemu możemy rozdrobnić, ponieważ jest pozbawiony wody. Następnie, mieszamy go z granulatem polimerowym w stosunku 1:9 i z powodzeniem możemy wytłoczyć go za pomocą maszyny 3devo Composer 450.

Ale po kolei…

‍

Po rozdrobnieniu chleba, wsypujemy wstępnie przygotowaną mieszankę granulatu i czerstwego chleba do hoppera, czyli leja zasypowego. Mieszanka podawana jest na śrubę/ślimak o geometrii ułatwiającej homogeniczne miksowanie polimeru z dodatkiem. Oznacza to, że oba składniki są równomiernie, jednakowo wymieszane. Żeby doprowadzić do całkowitego stopienia polimeru, śruba/ślimak prowadzi materiał przez cztery strefy grzewcze, z których każda posiada niezależnie ustawioną, odpowiednią temperaturę. Nie może być ona ani zbyt wysoka, ani zbyt niska. Dzięki temu zmieniamy stan skupienia materiału w odpowiednim tempie bez zmiany składu chemicznego mieszanki. Wytłaczarka na końcu śruby/ślimaka posiada dyszę o średnicy 3mm, z której miarowo wypływa prefabrykat filamentu. Obok znajduje się czujnik badający średnicę filamentu. Informuje on o tym, czy otrzymywany materiał ma stałą średnicę. Ponadto, dzięki sprzężeniu zwrotnemu, wytłaczarka jest w stanie automatycznie regulować siłę naciągu tak, by utrzymać zadaną przez użytkownika średnicę. Co to oznacza? Oznacza to ni mniej, ni więcej to, że maszyna sama potrafi utrzymać swoje parametry pracy, by stworzyć filament do ponownego druku 3D! To się nazywa pełna automatyzacja!

‍

Co Udało Nam Się Stworzyć?

Dzięki maszynom 3devo i pracy zespołu badawczo-rozwojowego udało się wytworzyć filament do druku 3D z domieszką czerstwego chleba, gdzie około 90% materiału stanowi PLA (polilaktyd), a 10% suchy chleb. Przeprowadziliśmy szereg testów, które potwierdziły, że z naszego eksperymentalnego filamentu możemy z powodzeniem drukować 3D.

‍

Najtrudniej było przygotować odpowiednią mieszankę polimeru z czerstwym chlebem. Cały proces badawczo-rozwojowy przebiegł dość sprawnie, ponieważ 3devo dostarcza gotowe profile materiałowe do najpopularniejszych termoplastów do druku 3D. Ułatwiają one pracę z nowymi mieszankami i eksperymentowanie na własną rękę – komentuje Natalia Pawłowska, młodsza inżynier w dziale Badań i Rozwoju Sygnis SA.

Eksperymentalne projekty B+R naszym chlebem powszednim

Rocznie w Polsce marnuje się około 2 mln ton pieczywa, co wskazuje na spory problem, a jednocześnie jest szansą na wprowadzenie innowacyjnych rozwiązań, które mogłyby ratować niesprzedany chleb i tworzyć z niego nowe produkty, dokładnie tak, jak w powyższym przypadku.

‍

Naszym celem jest inspirowanie innych i zachęcanie do współpracy różnych branż, które wspólnie będą działać na rzecz niemarnowania żywności i dbania o obieg zamknięty w biznesie. Nasz projekt z Sygnis świetnie pokazuje jak odpad w branży spożywczej może stać się surowcem w zupełnie innym sektorze – wyjaśnia Bartłomiej Rak z REBREAD.

Przed nami kolejne projekty Sygnis i Rebread! Teraz, mając pewność, że część chleba można uratować go, wykorzystując go przy produkcji filamentu do druku 3D z powodzeniem można mierzyć wyżej!

‍

‍