Pierwsze na świecie drewniane obiekty drukowane w 3D
Uniwersytet RiceNaukowcy opracowali nowy "atrament", który umożliwia drukowanie 3D obiektów z drewna. Materiał ten może zmniejszyć ilość drewna marnowanego podczas wytwarzania różnych produktów, a także może wykorzystać istniejące odpady drzewne, które w przeciwnym razie zostałyby spalone lub wyrzucone.
Po pierwsze, wykorzystanie drewna w druku 3D nie jest nowym pomysłem.
Widzieliśmy już między innymi drewniane przedmioty wydrukowane z celulozy pochodzącej z drewna, a także gitarę wydrukowaną w 3D z trocin zmieszanych z żywicą bio-epoksydową. Naukowcy z MIT opracowują nawet metodę hodowania drewna w laboratorium w celu uzyskania określonych trójwymiarowych kształtów.
Naukowcy z Uniwersytetu Rice w Houston twierdzą jednak, że są pierwszymi ludźmi, którzy drukują w 3D prawdziwie drewniane przedmioty z materiału składającego się wyłącznie z naturalnych składników drewna.
Oprócz wody, lepki tusz składa się z nanowłókien celulozy, nanokryształów celulozy i ligniny - ta ostatnia jest rodzajem organicznego polimeru, który stanowi większość tkanki podporowej roślin, w tym drzew. Zarówno celuloza, jak i lignina mogą być pozyskiwane z odpadów drzewnych generowanych przez przemysł leśny, budowlany i dóbr konsumpcyjnych.
Tusz do drewna jest wykorzystywany do budowania obiektów w kolejnych warstwach w procesie drukowania 3D znanym jako bezpośrednie pisanie atramentem (DIW). Jest on podobny do powszechnie stosowanej techniki FDM (fused deposition modeling), w której stopiony materiał jest wytłaczany z dyszy, a następnie utwardzany podczas chłodzenia. W DIW, zamiast chłodzenia, materiał jest renderowany do postaci stałej poprzez proces spiekania.
W przypadku tuszu do drewna proces spiekania obejmuje liofilizację wydrukowanych obiektów w temperaturze -85ºC przez 48 godzin, a następnie ogrzewanie ich w temperaturze 180ºC przez 20 do 30 minut. Etap podgrzewania przekształca ligninę w "klej molekularny", który wiąże włókna i kryształy celulozy.
Małe obiekty wydrukowane z tego materiału są dość podobne do naturalnego drewna pod względem wyglądu, struktury, tekstury, stabilności termicznej, a nawet zapachu. Są również mechanicznie mocniejsze niż naturalne drewno balsa, które zostało wykorzystane jako punkt odniesienia w badaniu. Dodatkową zaletą jest to, że po wyrzuceniu ulegają biodegradacji.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Co ważniejsze jednak, gdy przedmiot jest drukowany z atramentu, używana jest tylko dokładna ilość atramentu wymagana do wydrukowania tego przedmiotu. W przeciwieństwie do tego, gdy przedmiot jest rzeźbiony lub frezowany z bloku naturalnego drewna, całe usunięte drewno idzie na marne.
– Zdolność do tworzenia struktury drewna bezpośrednio z jego własnych naturalnych składników wyznacza scenę dla bardziej przyjaznej dla środowiska i innowacyjnej przyszłości – powiedział główny naukowiec, Asst. Prof. Muhammad Rahman. – To zwiastuje nową erę zrównoważonej konstrukcji z drewna drukowanego w 3D.
Naukowcy przyznają, że etapy liofilizacji i ogrzewania w procesie są energochłonne, więc badają alternatywy.
Źródło: Uniwersytet Rice
