نجح العلماء في جامعة ميتشيغان للتكنولوجيا Houghton في صنع خيوط خشبية ثلاثية الأبعاد قابلة للطباعة من نفايات الخشب والأثاث.
تم نشر النجاح في ورقة بحثية شارك في تأليفها بطل المصادر المفتوحة جوشوا بيرس.استكشفت الورقة إمكانية إعادة تدوير نفايات الأثاث إلى خيوط خشبية لتقليل الآثار البيئية لنفايات الخشب.
وفقًا للصحيفة ، تنتج صناعة الأثاث في ميشيغان وحدها أكثر من 150 طنًا من نفايات الأخشاب يوميًا.
في عملية من أربع خطوات ، أظهر العلماء إمكانية صنع خيوط خشبية مطبوعة ثلاثية الأبعاد بمزيج من نفايات الخشب وبلاستيك PLA.يُعرف خليط هاتين المادتين باسم مركب الخشب والبلاستيك (WPC).
في الخطوة الأولى ، تم الحصول على نفايات الخشب من مختلف شركات تصنيع الأثاث في ميشيغان.تضمنت النفايات ألواحًا صلبة ونشارة الخشب من MDF و LDF والميلامين.
تم تقليل هذه الألواح الصلبة ونشارة الخشب إلى المستوى الصغير لإعداد خيوط WPC.تم طحن مادة النفايات بالمطرقة ، وطحنها في آلة تقطيع الخشب ومنخلها باستخدام جهاز إزالة الهواء الاهتزازي ، والذي يستخدم غربال شبكي 80 ميكرون.
بحلول نهاية هذه العملية ، كانت نفايات الخشب في حالة مسحوق مع مكونات حبيبية من دقيق الحبوب.يشار إلى المادة الآن باسم "مسحوق نفايات الخشب".
في الخطوة التالية ، تم تحضير PLA للمزج مع مسحوق نفايات الخشب.تم تسخين كريات جيش التحرير الشعبى الصينى عند 210 درجة مئوية حتى أصبحت قادرة على التحريك.تمت إضافة مسحوق الخشب إلى مزيج PLA المنصهر مع تغيير نسبة الخشب إلى نسبة وزن PLA (بالوزن٪) بين 10٪ -40٪ بالوزن من مسحوق نفايات الخشب.
تم وضع المادة الصلبة مرة أخرى في آلة تقطيع الخشب للتحضير لروبوت إعادة التدوير مفتوح المصدر ، وهو عبارة عن بثق بلاستيكي لصنع الفتيل.
كان الخيط المصنوع 1.65 مم ، أرق في القطر من الخيوط ثلاثية الأبعاد القياسية المتوفرة في السوق ، أي 1.75 مم.
تم اختبار الفتيل الخشبي من خلال تصنيع عناصر مختلفة ، مثل مكعب خشبي ، ومقبض الباب ، ومقبض درج.نظرًا للخصائص الميكانيكية للخيوط الخشبية ، تم إجراء تعديلات على طابعات Delta RepRap و Re: 3D Gigabot v. GB2 ثلاثية الأبعاد المستخدمة في الدراسة.تضمنت التعديلات تعديل الطارد والتحكم في سرعة الطباعة.
تعد طباعة الخشب على درجة حرارة مثالية أيضًا عاملاً مهمًا حيث يمكن أن تؤدي درجة الحرارة المرتفعة إلى تفحم الخشب وسد الفوهة.في هذه الحالة ، تمت طباعة الفتيل الخشبي عند 185 درجة مئوية.
أظهر الباحثون أنه من العملي صنع خيوط خشبية باستخدام نفايات خشب الأثاث.ومع ذلك ، فقد أثاروا نقاطًا مهمة للدراسة المستقبلية.وشملت هذه الآثار الاقتصادية والبيئية ، وتفاصيل الخصائص الميكانيكية ، وإمكانية الإنتاج على نطاق صناعي.
وخلصت الورقة إلى أن "هذه الدراسة أظهرت منهجية قابلة للتطبيق تقنيًا لإعادة تدوير نفايات خشب الأثاث إلى أجزاء قابلة للطباعة ثلاثية الأبعاد لصناعة الأثاث.عن طريق خلط حبيبات PLA وخيوط نفايات الخشب المعاد تدويرها ، تم إنتاج فتيل بقطر يبلغ 1.65 ± 0.10 مم ويستخدم لطباعة مجموعة متنوعة صغيرة من أجزاء الاختبار.قد يتم توسيع نطاق هذه الطريقة أثناء تطويرها في المختبر لتلبية احتياجات الصناعة لأن خطوات العملية غير معقدة.تم إنشاء دفعات صغيرة من 40٪ بالوزن من الخشب ، ولكنها أظهرت انخفاضًا في إمكانية التكرار ، بينما أظهرت الدُفعات من الخشب بنسبة 30٪ بالوزن الأكثر وعدًا مع سهولة الاستخدام ".
ورقة البحث التي تمت مناقشتها في هذه المقالة بعنوان خيوط الطباعة ثلاثية الأبعاد المعاد تدويرها للأثاث الخشبي المعاد تدويرها.شارك في تأليفه آدم إم برينجل ، ومارك رودنيكي ، وجوشوا بيرس.
لمزيد من الأخبار حول أحدث التطورات في الطباعة ثلاثية الأبعاد ، اشترك في النشرة الإخبارية للطباعة ثلاثية الأبعاد.انضم إلينا أيضًا على Facebook و Twitter.
الوقت ما بعد: فبراير 07-2020