Esistono molti materiali diversi che vengono usati per la stampa 3D: il più famoso e diffuso è sicuramente il PLA, ma esistono anche ABS, PETG, Nylon e tantissimi altri filamenti. Ma avreste mai pensato di poter usare i fondi del caffè per stampare i vostri oggetti?
La ricerca è stata pubblicata di recente nel DIS 2023 e Michael Rivera, uno degli autori che lavora per l’Università del Colorado, ha dichiarato: “Con i fondi di caffè puoi creare molte cose e quando non ne hai più bisogno, puoi rimetterli nel macinacaffè e usarli nuovamente per stampare. La nostra visione è che potresti semplicemente prendere qualche cosa in un supermercato o online e cominciare."
La ricerca nasce da alcune preoccupazioni sulla sostenibilità della stampa 3D, sempre più accessibile e diffusa, specialmente ora che alcune delle migliori stampanti 3D costano poche centinaia di euro. Il PLA non viene riciclato, ma accumulato in discariche dove può impiegare fino a 1.000 anni per decomporsi e, sebbene si stia provando a riciclarlo come si fa con il PET (la plastica usata per le bottiglie), il processo consuma moltissima energia.
I fondi del caffè vengono essiccati alla luce diretta del sole per due giorni (non viene usato un forno per ridurre al minimo il consumo energetico), dopodiché sono setacciati per rimuovere i grumi e miscelati con polveri di gomma di xantano e carbossimetilcellulosa, che fanno da leganti, addensati e stabilizzanti. Alla miscela viene poi aggiunta acqua e, tramite delle siringhe, il tutto è trasferito in una stampante 3D appositamente modificata. Un altro vantaggio di questo materiale è che non ha bisogno di essere scaldato durante la stampa.
Rivera ha poi affermato “Stavo facendo molto lavoro nella stampa 3D, prototipando molto e mi sono reso conto che stavo generando secchi di rifiuti per cose di cui non avevo bisogno o che non potevo usare o che dovevo ridisegnare. In realtà stiamo sprecando molti materiali che sono naturalmente biodegradabili e compostabili".
L’idea dietro al progetto è arrivata quando Rivera si trovata presso la Carnegie Mellon University e frequentava un bar dove i fondi del caffè venivano compostati da alcuni abitanti del posto. Lo scoppio della pandemia ha obbligato il titolare del bar a gettarli via, ed è stato in quel momento che Rivera, già alla ricerca di materiali alternativi per la stampa 3D, ha avuto l’idea. "Quando fai l'estrazione per preparare un caffè stai bevendo solo circa il 20 percento di ciò che è in quel chicco. I fondi di caffè usati rappresentano l'altro 80 percento del materiale presente."
Gli oggetti stampanti con i fondi del caffè sono robusti quanto il cemento non rinforzato, almeno secondo il ricercatore. Finora sono stati creati pendenti decorativi, tazze da caffè e piccoli vasi per far crescere delle piantine, che poossono poi essere piantati direttamente in giardino, dato che il vaso è biodegradabile. Il team ha stampato anche prototipi di interfaccia per interazioni uomo-computer capaci di cambiare forma a causa del ritiro del materiale mentre si asciuga, come ad esempio un quadrato spesso 1 layer che prende la forma di una sella, o una barra rettangolare che si piega verso l’alto.
Rivera sostiene che il materiale si potrebbe usare per realizzare sensori capacitivi biodegradabili. Il materiale non è conduttivo di per sé, ma può essere combinato con polvere di carbone attivo, derivata da gusci di cocco; il team di ricercatori è riuscito a stampare prototipi di sensori in diverse forme, come un cubo cavo e un triangolo, e testarli con successo collegandoli a una resistenza e a un microcontrollore, riuscendo a rilevare interazioni di base come la prossimità e il tocco.