فراوان ترین پلیمر جهان می‌تواند تبدیل به رقیبی برای پلاستیک‌های پایه نفتی به عنوان منبع مواد اولیه چاپگرهای سه بعدی شود.
سلولز پایه متداول‌ترین زیرآیند چاپ، یعنی کاغذ است. حال به کمک تحقیقات جدیدی که در دانشگاه MIT انجام شده است سلولز می‌تواند به عنوان ماده‌ای پرکاربرد و در دسترس برای چاپ سه بعدی مطرح شود تا جایگزینی تجدید پذیر و زیست تخریب پذیر برای پلیمرهایی باشد که در حال حاضر در چاپ سه بعدی استفاده می‌شوند.
به گفته سباستین پتینسون، فوق دکتری دانشگاهMIT، سلولز فراوان‌ترین پلیمر آلی در جهان است. او توضیح می‌دهد که سلولز مهمترین ماده در ایجاد خواص مکانیکی ویژه چوب است و به دلیل ارزانی، تجدید پذیری و همچنین تطبیق پذیری شیمیایی، کاربردهای فراوانی یافته است. سلولز و زیرشاخه‌های آن در صنایع دارویی، لوازم پزشکی، افزودنی‌های غذایی، پوشاک و… کاربرد دارد. چاپ سه بعدی به کمک سلولز، دروازه‌هایی جدیدی از کاربردهای سلولز در صنایع مختلف می‌گشاید.
لازم به ذکر است که استفاده از سلولز در چاپ سه بعدی ایده جدیدی نیست و محققان بسیاری در این راستا تلاش کرده‌اند اما با موانع بزرگی مواجه شده‌اند. سلولز در هنگام گرم کردن قبل از اینکه جاری شود، تخریب حرارتی خواهد شد. بخشی از این مسئله به دلیل وجود پیوندهای هیدروژنی بین مولکول‌های سلولز است. علاوه بر این پیوندهای بین مولکولی محلول‌های غلیظ سلولز را برای اکسترود کردن بیش از اندازه ویسکوز کرده است.
تیم دانشگاه MIT به جای تلاش برای ذوب کردن سلولز تصمیم گرفت با استات سلولز کار کند، ماده‌ای که به راحتی از سلولز تهیه می‌شود و در حال حاضر به طور گسترده موجود و در دسترس است. طبیعی است که گروه‌های استات، تعداد پیوندهای هیدروژنی را در این ماده کاهش داده است. استات سلولز در استون حل می شود و می‌تواند از یک نازل، اکسترود شود. به دلیل اینکه استون به سرعت تبخیر می‌شود، استات سلولز در مکان مورد نظر جامد خواهد شد. در ادامه با جایگزینی گروه‌های استات، می‌توان استحکام قسمت‌های چاپ شده را بالا ببرد.
پتینسون می گوید:” پس از انجام چاپ سه بعدی، ما شبکه پیوندهای هیدروژنی را به وسیله اصلاح با سدیم هیدروکسید بر می‌گردانیم.” استحکام و سختی به دست آمده از بسیاری از مواد رایج مورد استفاده در چاپ سه بعدی شامل آکریلونیتریل بوتادین استایرن و پلی لاکتیک اسید بیشتر است.
برای نشان دادن قابلیت افزودن خواص مختلف شیمیایی در فرایند تولید، پتینسون و هارت بعد دیگری را به این اختراع افزودند. آن‌ها با افزودن مقدار کمی رنگ‌دانه ضد میکروب به جوهر استات سلولز، نوعی انبرک جراحی با خواص ضد میکروبی را به صورت سه بعدی چاپ کردند.
پتینسون می گوید: ” ما نشان دادیم که قطعات چاپ شده با تابش نور فلوئوروسنت، باکتری‌ها را از بین می‌برند.” چنین ابزارهایی برای واحدهای پزشکی دور افتاده که در آن‌ها نیاز به وسایل جراحی وجود دارد ولی رساندن لوازم جدید سخت است یا هنگامی که ابزارهای شخصی سازی شده مورد نیاز است، می‌تواند مفید باشد. او می‌افزاید: “خاصیت ضد میکروبی در نقاطی که استریلیزاسیون اتاق‌های عمل ایده‌آل نیست، ضروری خواهد بود.”
به دلیل اینکه اکثر چاپگرهای بر پایه اکستروژن برای جاری شدن پلیمر متکی به گرم کردن آن هستند، سرعت چاپ در آن‌ها محدود است و به میزان گرمایی که می توان بدون خطر تخریب پلیمر به آن وارد کرد، بستگی دارد. اما فرآیند استفاده از استات سلولز در دمای اتاق انجام می‌شود و تنها به تبخیر استون وابسته است بنابراین بطور بلقوه سریعتر می‌باشد و با روش‌های مختلف می‌توان آن را سریعتر هم کرد. روش‌هایی مثل افزایش سطح مقطع یا دمیدن هوای گرم برای بالا بردن سرعت تبخیر. علاوه بر این در یک سیستم تولید باید به دنبال بازیابی استون باشیم تا علاوه بر صرفه جویی، مشکل زیست محیطی نیز وجود نداشته باشد.
در حال حاضر استات سلولز بطور گسترده در دسترس است. در حالت بالک، این ماده از نظر قیمت با از مواد فیلامنت مورد استفاده در چاپ سه بعدی بسیار ارزان‌تر است. به گفته محققان مسئله قیمت در کنار امکان استفاده در دمای اتاق و قابلیت عاملی کردن سلولز در حالت‌های متنوع می‌تواند آن را از نظر تجاری بسیار موفق نماید.
