Det tekniske universitetet i Wien har utviklet et materiale for 3D-printing materiale som etterligner ekte elfenben. Kan elefantene endelig puste lettet ut?
Elfenben har lenge vært et meget ønskelig materiale for kunstverk og delikate strukturer. Det gir et unikt utseende, men er likevel enkelt å skjære ut i intrikate former. Imidlertid er det et betydelig problem med å kjøpe elfenben: det er vanligvis direkte knyttet til elefanter, som ikke setter pris på at det blir tatt fra dem, spesielt hvis de blir eliminert i prosessen. Elfenben er nemlig materialet som utgjør elefantens støt-tenner.
Materialet i støttennene heter elfenben på norsk og «ivory» på engelsk. Det er et ettertraktet materiale, du husker kanskje Paul McCartney og Stevie Wonders duett «Ebony and Ivory» fra 80-tallet. Den henspiller på at svarte og hvite kan leve sammen i fred og fordragelighet, slik som de hvite tangentene på pianoet (som tradisjonelt ble lagd av elfenben) lagde harmoni sammen med de svarte (som tradisjonelt ble lagd av treslaget ibenholt – «ebony»). Derfor ble det i flere århundre drevet rovjakt på elefantene, hvorpå støttennene ble fjernet og resten av elefanten dumpet. Dette pågikk inntil forbud mot elfenben ble implementert i de fleste land på slutten av 1980-tallet. Siden da har elfenben vært et sjeldent materiale av åpenbare grunner. Likevel kommer det noe elfenben på markedet via ulovlig jakt, sannsynligvis drevet av de høye prisene som nå er på det sjeldne materialet elfenben.
Kan det utvikles et alternativt materiale som erstatter elfenben? Mange har prøvd gjennom årene, men intet nytt materiale har hittil vært tilstrekkelig elfenbenlignende til å fungere i stedet. Det har alltid hatt en eller annen mangel. Nå har teknisk universitet i Wien, Østerrike kommet opp med et materiale de mener kan fungere godt som erstatning, og det har de gitt merkenavnet «Digory». Det er utviklet i samarbeid med den østerrikske produsenten av harpiks, Cubicure og byens utvalg for restaurering av kunst.
Vakkert og mekanisk stabilt
–Forskningsprosjektet startet med en verdifull statskiste fra 1600-tallet i sognekirken Mauerbach, sier professor Jürgen Stampfl fra Institutt for materialvitenskap og teknologi ved Wiens tekniske universitet. –Den er dekorert med små elfenben-ornamenter, hvorav noen har gått tapt over tid. Spørsmålet var om de kunne erstattes med 3D-printteknologi.
Teamet hadde allerede erfaring med lignende materialer. Forskningsgruppen jobber også med keramiske materialer for tannteknologi, for eksempel. Likevel var det en utfordrende oppgave å utvikle en passende erstatning for elfenben: –Vi måtte oppfylle en hel rekke krav samtidig, sier Thaddäa Rath, som jobbet med prosjektet som en del av avhandlingen. –Materialet skal ikke bare se ut som elfenben, styrken og stivheten må også være riktig, og materialet skal kunne bearbeides.
Stereolitografi i 3D-printeren
Gjennom mange eksperimenter lyktes det Thaddäa Rath og andre medlemmer av teamet fra universitetet og Cubicure å finne den rette blandingen: Små kalsiumfosfatpartikler med en gjennomsnittlig diameter på ca 7 μm ble innebygd i en spesiell harpiks, sammen med ekstremt fint silisiumoksidpulver . Blandingen blir deretter behandlet ved høy varme i Cubicics 3D-printere ved hjelp av den varme litografiprosessen: Lag for lag herdes materialet med en UV-laser til hele gjenstanden er ferdig.
–Du må også huske på at elfenben er delvis gjennomlysbart, forklarer Thaddäa Rath. –Bare hvis du bruker riktig mengde kalsiumfosfat, vil materialet ha de samme gjennomsiktige egenskapene som elfenben. Etterpå kan objektets farge endres – laget oppnådde gode resultater med svart te! De karakteristiske mørke linjene som normalt går gjennom elfenben kan også påføres etterpå med høy presisjon.
Ingen flere støttenner!
Innen restaureringsfeltet er dette et stort skritt fremover: Med det nye materialet «Digory» har man nå ikke bare fått en bedre, vakrere og mer anvendelig erstatning for elfenben tilgjengelig, 3D-teknologien gjør det også mulig å reprodusere de fineste detaljene automatisk. I stedet for omhyggelig å skjære dem ut av erstatningsstoff, kan gjenstander nå skrives ut i løpet av få timer.
–Med våre spesialutviklede 3D-printsystemer behandler vi forskjellige materialformler for helt forskjellige bruksområder, men dette prosjektet var også noe nytt for oss, sier Konstanze Seidler fra Cubicure. –I alle fall er det ytterligere et bevis på hvor mangfoldig mulige anvendelser av stereolitografi er.
Teamet håper at det nye materialet «Digory» vil bli generelt akseptert i fremtiden – som en estetisk og mekanisk høykvalitets elfenbenserstatning, som ingen elefant trenger å miste en støttann for.
Kilde: Teknisk Universitet Wien
