Nytt 3D-tryckt elfenben kan hjälpa till att stävja tjuvjakt

Du skulle bli svårt att tänka på ett material som är mer kontroversiellt än elfenben, det hårda, vita materialet som oftast tas från elefanters betar. Elfenben är förbjudet runt om i världen sedan 1989 och fortsätter att vara en extremt värdefull vara, med tjuvjägare som kan befalla 1 500 dollar för ett enda pund av grejerna. I Keith Somervilles sorgliga ämnets historiahänvisar han till det som "elefantekonomin", och noterar hur den – trots förbudet – har fortsatt att driva elefanter farligt nära utrotningspunkten.

Idag finns det bara 400 000 elefanter kvar i naturen, en population som motsvarar det totala antalet människor som bor i Tampa. Vissa experter förutspår att de kan vara utdöda inom ett decennium.

Thaddäa Rath, vid TU Wien, ett av de största universiteten i Wien, Österrike, tycker att elfenben är ett spännande material. "När du tittar på ett museums samling av artefakter gjorda av elfenben är det helt fascinerande vad människor kunde producera — och vilka enorma betar [de måste ha kunnat arbeta med], säger Rath, som är materialvetare, till Digital Trender. ”Idag finns det inga djur kvar med betar som når marken. Jag tror att tragedin som ligger bakom materialet också är en del av överklagandet.”

Till skillnad från de människor som har snidat elfenben för hand är Rath intresserad av 3d-utskrivning med elfenben. Eller åtminstone med en elfenben-inspirerad material. Genom att arbeta med andra utredare har hon hjälpt till att utveckla ett artificiellt elfenbensliknande material som heter "Digory", en portmanteau av orden "digital" och "elfenben". Tillverkad av syntet harts- och kalciumfosfatpartiklar, det bearbetas i ett extremt varmt flytande tillstånd och kan sedan härdas i en 3D-skrivare med hjälp av UV-strålar, skrivs ut till vilken form det än är önskad. Digory har liknande optiska och mekaniska egenskaper som äkta elfenben och kan sedan poleras upp och färgmatchas så att den ser nästan omöjlig att skilja från materialet den är baserad på. För en extra estetisk touch kan svart te användas för att skapa de distinkta mörka linjerna som går genom äkta elfenben.

Återupprätta det förflutna

"Det är inte syntetiskt elfenben, eftersom sammansättningen är annorlunda, men färgen, densiteten och hårdheten är likvärdiga och det går att arbeta med liknande tekniker som naturligt elfenben," sa Rath. "Det kan poleras, snidas, svarvas, borras eller limmas. Men eftersom det bearbetas med additiv tillverkning minskar den faktiska arbetstiden.”

Användningsfallet för det konstgjorda elfenbensmaterialet är att återställa de elfenbensfärgade delarna av gamla konstföremål. Enligt internationella lagar kan människor köpa eller sälja föremål som innehåller elfenben så länge de tillverkades före 1947 och innehåller mindre än 10 % av materialet baserat på volym. Elfenbensporträttminiatyrer som är minst ett sekel gamla, eller är särskilt sällsynta eller kulturellt viktiga, är också undantagna från förbuden.

Det är en fråga som har alla möjliga paralleller i andra samhällsskikt: Hur ska vi betrakta något av kulturell betydelse som skapats med hjälp av medel – eller i detta fall material och metoder – finner vi nu motbjudande? Det är svårt att svara på eftersom det, åtminstone ur ett historiskt perspektiv, finns mycket som elfenben användes till som vi nu kan anse vara viktigt att bevara. Eller till och med, mer kontroversiellt, av estetiskt värde.

Digory-projektet började när Elena Holzhausen och Richard Addison var respektive curator för historiska monument för ärkestiftet i Wien och en restauratör, ombads restaurera en värdefull statskista från 1600-talet - så kallade helgedom för Friedrich III av Österrike — i församlingskyrkan i Mauerbach. Kisten var omgiven av 24 kolumner, med kolumnkapitäler (kronan på toppen av kolonnskaftet) gjorda av elfenben. Däremot saknades 18 av dessa. Efter misslyckade försök att använda ersättningsmaterial för att ersätta dem, vände sig Holzhausen och Addison till Jürgen Stampfl, professor i material och additiv tillverkningsteknik vid TU Wien, för att hjälpa.

Hans labb hade tidigare 3D-printade tandrekonstruktioner, och det verkade möjligt att de kunde hjälpa till att 3D-printa en elefantbete också. Det visar sig att de kunde.

Etiska frågor finns i överflöd

Frågan nu är vad som händer härnäst. Är det etiskt att använda en 3D-printad ersättning för elfenben, vilket möjligen uppmuntrar till en bredare användning? Kan Digory hjälpa till att slå ner på faktisk elfenbensjakt genom att erbjuda ett substitut som inga djur behöver avlivas för? Skulle rikliga tillgångar av nästan oskiljaktigt falskt elfenben kunna sänka kostnaderna för den äkta varan och därigenom göra det till ett mindre attraktivt förslag för tjuvjägare och smugglare? Bör det finnas begränsningar för dess användning - nämligen endast för att återställa historiska eller kulturellt betydelsefulla artefakter? Det finns inga enkla lösningar.

"Den initiala tillämpningen av Digory är restaurering och bevarande av historiska föremål som ursprungligen var gjorda av elfenben," sa Rath. "Men genom användningen av additiv tillverkning bokstavligen vad som helst inom gränserna för [additiv tillverkning] kan tryckas — särskilt alla dekorationer eller inredningsdesign, såsom juldekorationer, dörrhandtag, eller Smycken. Det är fortfarande ett vackert material, men på detta sätt behöver inget djur bara ge sitt liv [så] att vi kan ha en dekorativ liten vit elefant stående i vardagsrummet. Det skulle jag verkligen vilja tro. All användning av pocherat elfenben är oacceptabel."

En artikel som beskrev arbetet, med titeln "Utveckla ett elfenbensliknande material för stereolitografi-baserad additiv tillverkning," var publicerad i tidskriften Applied Materials Today.

Redaktörens rekommendationer

• AMD: s senaste V-Cache-chip visar sig vara billigt, snabbt och perfekt för spel
• Här är anledningen till att Apples M3 MacBook-chip kan förstöra sina konkurrenter
• Acers nya spelbärbara datorer har mini-LED, 3D-skärmar och överkomliga priser
• Så här kan du av misstag döda AMD: s bästa CPU för spel
• Äntligen kommer du snart att kunna använda 3D-avatarer på Teams-samtal