一个吊坠，咖啡杯，和用咖啡渣3D打印的花盆。来源:Michael Rivera
一项新的研究强调了使用旧咖啡渣进行3D打印的潜力。研究人员开发了一种方法，将咖啡渣与可持续成分结合起来，打印从珠宝到浓缩咖啡杯等各种物品。这项创新最初是为了在COVID-19大流行期间管理多余的咖啡废物。
咖啡可以做很多事情:唤醒你，让你暖和起来，减少存在的恐惧。根据一项新的研究，它还可以帮助减少3D打印带来的浪费。
这就是科罗拉多大学博尔德分校ATLAS研究所和计算机科学系助理教授Michael Rivera领导的一个新项目背后的愿景。他和他的同事们已经开发出一种3D打印各种物体的方法，使用完全由旧咖啡渣、水和其他一些可持续成分制成的糊状物。
该团队已经尝试过用咖啡渣制作珠宝、盆栽，甚至恰如其分地制作浓咖啡杯。这项技术也很简单，经过一些修改，它可以在大多数低成本的消费级3D打印机上工作。
一台改进的3D打印机用用过的咖啡渣制作了一个花盆。来源:Michael Rivera
“你可以用咖啡渣做很多东西，”里维拉说。“当你不想要它的时候，你可以把它扔回咖啡研磨机里，用咖啡渣重新打印。”
这个小组在今年夏天于匹兹堡举行的计算机设计交互系统会议上展示了他们的发现。
对于里维拉来说，这个项目是他让3D打印更具可持续性的使命的一部分——让艺术家、设计师、工程师和更多的人能够快速制作可抓取的原型和其他家用物品，而不会增加垃圾填埋场。
“我们的愿景是，你可以在超市和网上买一些东西，然后开始行动，”里维拉说。
好点子来自咖啡因
可以预见，这一愿景始于一家咖啡店。
当里维拉还是卡内基梅隆大学的研究生时，他经常在匹兹堡一家名为Arriviste Coffee Roasters的咖啡馆里工作。这家咖啡店与当地一家团体签订了合同，收集用过的咖啡渣用于堆肥，但在COVID-19大流行期间，这是不可能的。废物开始堆积起来。
“店主告诉我，‘我不知道该怎么处理它。所以我就把它扔了，’”里维拉说，她于2022年加入科罗拉多大学博尔德分校，担任博士后研究员。“我看着场地，心想，‘也许我可以用它们做点什么。’”
用咖啡渣3D打印的花盆。来源:Michael Rivera
里维拉解释说，目前市场上的大多数消费级3D打印机都是用某种热塑性塑料打印的。最常见的是聚乳酸(PLA)。理论上，这种材料是可堆肥的，但只有一小部分堆肥设施会接受它。
“如果你把它扔进垃圾填埋场，这是大多数PLA的归宿，它将需要长达1000年的时间才能分解，”里维拉说。
他意识到他可以同时解决几个问题:减少塑料垃圾，找到处理所有用过的咖啡渣的方法，在这个过程中享受几杯热咖啡。
庆祝的理由
Rivera指出，研究小组的方法非常简单:他和他的同事将干咖啡渣与他们在网上购买的另外两种粉末混合:纤维素胶和黄原胶。两者都是食品中常见的添加剂，在堆肥箱中很容易降解。接下来，研究人员在水中混合。
里维拉说:“你几乎是在追求花生酱的稠度。”
你不能直接把软泥装进3D打印机。首先，里维拉做了一个小小的陪审团操纵，用塑料管和装满咖啡膏的注射器改装了一台打印机。但这个团队的作品却出奇地坚韧。干燥后，咖啡渣的硬度和未加固的混凝土差不多。
里维拉说:“我们制作了很多用途广泛的物品。“我们把它们弄掉了，它们还没有坏。”
他看到了将咖啡渣变成有形物品的巨大潜力。例如，里维拉用咖啡渣制作了小型种植机，可以用来种植西红柿等喜酸植物的幼苗。一旦植物长得足够高，你就可以把它们连盆栽一起种在土壤里。该团队还可以在地面上添加活性炭来制造导电部件，比如可持续电子产品的按钮。
里维拉指出，用咖啡渣印刷可能永远不会成为一种普遍的做法。相反，他认为这个项目是朝着发现其他种类的可持续3D打印材料迈出的一步，这些材料有一天可能会取代塑料。
事实证明，你真的可以用咖啡实现任何事情。
参考:“设计用废咖啡渣3D打印可持续材料”由迈克尔L.里韦拉，S.桑德拉Bae和斯科特E.哈德森，2024年7月10日，DIS ' 23。DOI: 10.1145/3563657.3595983