Nanostrukturalne narzędzia do formowania tworzyw sztucznych
Elementy plastikowe są często wytwarzane przy pomocy niedrogiej i wydajnej metody — formowania wtryskowego. Do nano- i mikrowzorcowania powierzchni stosuje się różne techniki chemiczne. Dzięki wsparciu ze środków unijnych, w ramach projektu PLAST4FUTURE(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (Injection moulding production technology for multi-functional nano-structured plastic components enabled by nanoimprint lithography) opracowano metodę na bazie nanostemplowania, służącą do strukturyzowania swobodnych powierzchni narzędzi do formowania wtryskowego i ostrzy wstawianych. Nanostemplowanie to technika litograficzna umożliwiająca tworzenie wzorców przy pomocy odkształceń mechanicznych. Dzięki formom i narzędziom posiadającym powierzchnie o odpowiedniej strukturze możliwe jest znaczne uproszczenie procesu produkcji. Ponadto minimalizacja zanieczyszczenia surowca dodatkami, takimi jak pigmenty, pozwala poprawić możliwości recyklingu oraz znacząco ograniczyć zużycie energii związane z wytwarzaniem surowca. Partnerzy przemysłowi projektu PLAST4FUTURE, będący liderami w swoich dziedzinach, opracowali trzy zaawansowane urządzenia demonstracyjne do zastosowań w przemyśle motoryzacyjnym, oświetleniu i zabawkach funkcjonalnych, aby zademonstrować działanie technologii. Technologia PLAST4FUTURE jest inspirowana skrzydłami motyla, a jej działanie polega na poprawie rozdzielczości bocznej na powierzchniach swobodnych do skali mikrometrowej i nanometrowej. Technologia pozwala na nadanie funkcjonalności powierzchniom plastikowym przy pomocy topografii, a nie chemii. To znacząco ułatwia wprowadzanie nowych produktów na rynek, a także poprawia bezpieczeństwo ich wytwarzania i użytkowania. Opatentowana technologia umożliwia też wytwarzanie produktów plastikowych z funkcjonalizowanymi powierzchniami bezpośrednio w procesie formowania wtryskowego, co oznacza eliminację obróbki powierzchni po produkcji. W przypadku jednego z urządzeń demonstracyjnych koncepcja zastosowana w projekcie PLAST4FUTURE polegała na wykorzystaniu strukturalnego koloru, umożliwiającego wytwarzanie tworzywa sztucznego przy użyciu mniejszej liczby materiałów oraz ułatwiającego recykling zgodnie z filozofią produkcji "cradle-to-cradle". Zespół wytworzył formę silikonową z dużą liczbą nanootworów, a następnie uformował tworzywo i pokrył je cienką warstwą aluminium. W efekcie otrzymano kolorowy plastik bez pigmentów, a jego barwę można regulować w całym widmie światła widzialnego, zmieniając średnicę nanootworów. Oprócz koloryzacji zespół badał też sposoby na nadanie tworzywom właściwości przeciwmgłowych i hydrofobowych. W ramach projektu PLAST4FUTURE stworzono łańcuch produkcyjny umożliwiający wytwarzanie wysokiej jakości produktów o powierzchniach funkcjonalnych przy pomocy niedrogiego formowania wtryskowego. Technologia ta powinna znacznie uprościć wytwarzanie nanostrukturalnych komponentów plastikowych na potrzeby różnych branż oraz pozwolić UE zdobyć duży udział na globalnym rynku.
