Wissenschaftler der Michigan Technology University, Houghton, haben erfolgreich 3D-druckbare Holzfilamente aus Möbelholzabfällen hergestellt.
Der Erfolg wurde in einer Forschungsarbeit veröffentlicht, die vom Open-Source-Verfechter Joshua Pearce mitverfasst wurde.Das Papier untersuchte die Möglichkeit, Möbelabfälle zu Holzfilamenten zu recyceln, um die Umweltauswirkungen von Holzabfällen zu reduzieren.
Laut der Zeitung produziert allein die Möbelindustrie in Michigan täglich mehr als 150 Tonnen Holzabfälle.
In einem vierstufigen Prozess demonstrierten die Wissenschaftler die Möglichkeit, 3D-Druck-Holzfilamente mit einer Kombination aus Holzabfällen und PLA-Kunststoff herzustellen.Die Mischung dieser beiden Materialien ist besser bekannt als Wood-Plastic-Composite (WPC).
Im ersten Schritt wurden Holzabfälle von verschiedenen Möbelherstellern in Michigan erworben.Der Abfall umfasste massive Platten und Sägespäne von MDF, LDF und Melamin.
Diese festen Platten und Sägespäne wurden für die Herstellung von WPC-Filamenten auf Mikromaßstab reduziert.Das Abfallmaterial wurde hammergemahlen, in einem Holzhacker gemahlen und unter Verwendung einer Vibrationsentlüftungsvorrichtung gesiebt, die ein Sieb mit 80-Mikron-Maschenweite verwendete.
Am Ende dieses Prozesses war der Holzabfall in einem Pulverzustand mit einem körnigen Bestandteil von Getreidemehl.Das Material wurde nun als „Holzabfallpulver“ bezeichnet.
Im nächsten Schritt wurde PLA vorbereitet, um es mit dem Holzabfallpulver zu mischen.PLA-Pellets wurden auf 210°C erhitzt, bis sie rührbar wurden.Das Holzpulver wurde der geschmolzenen PLA-Mischung mit unterschiedlichen Holz-zu-PLA-Gewichtsprozentsätzen (Gew.-%) zwischen 10 Gew.-% und 40 Gew.-% Holzabfallpulver zugesetzt.
Das verfestigte Material wurde erneut in den Holzhacker gegeben, um es für den Open-Source-Recyclebot, einen Kunststoffextruder zur Filamentherstellung, vorzubereiten.
Das hergestellte Filament hatte einen Durchmesser von 1,65 mm, einen dünneren Durchmesser als das auf dem Markt erhältliche Standard-3D-Filament, dh 1,75 mm.
Das Holzfilament wurde getestet, indem verschiedene Gegenstände hergestellt wurden, wie etwa ein Holzwürfel, ein Türknauf und ein Schubladengriff.Aufgrund der mechanischen Eigenschaften des Holzfilaments wurden Anpassungen an den in der Studie verwendeten 3D-Druckern Delta RepRap und Re:3D Gigabot v. GB2 vorgenommen.Die Änderungen umfassten die Modifizierung des Extruders und die Steuerung der Druckgeschwindigkeit.
Das Bedrucken von Holz bei idealer Temperatur ist ebenfalls ein wichtiger Faktor, da hohe Temperaturen das Holz verkohlen und die Düse verstopfen können.In diesem Fall wurde das Holzfilament bei 185 °C gedruckt.
Die Forscher zeigten, dass es praktisch ist, Holzfilamente aus Möbelholzabfällen herzustellen.Sie haben jedoch wichtige Punkte für zukünftige Studien angesprochen.Dazu gehörten die wirtschaftlichen und ökologischen Auswirkungen, Angaben zu den mechanischen Eigenschaften, die Möglichkeit der Produktion im industriellen Maßstab.
Das Papier kam zu dem Schluss: „Diese Studie hat eine technisch praktikable Methode zum Upcycling von Möbelholzabfällen zu verwendbaren 3D-druckbaren Teilen für die Möbelindustrie aufgezeigt.Durch Mischen von PLA-Pellets und recyceltem Holzabfallmaterial wurde Filament mit einer Durchmessergröße von 1,65 ± 0,10 mm hergestellt und zum Drucken einer kleinen Vielzahl von Testteilen verwendet.Diese Methode, während sie im Labor entwickelt wurde, kann skaliert werden, um die Anforderungen der Industrie zu erfüllen, da die Prozessschritte unkompliziert sind.Kleine Chargen mit 40 Gew.-% Holz wurden hergestellt, zeigten jedoch eine verringerte Wiederholbarkeit, während Chargen mit 30 Gew.-% Holz hinsichtlich Benutzerfreundlichkeit am vielversprechendsten waren.“
Das in diesem Artikel besprochene Forschungspapier trägt den Titel Wood Furniture Waste-Based Recycled 3-D Printing Filament.Es wurde gemeinsam von Adam M. Pringle, Mark Rudnicki und Joshua Pearce verfasst.
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Postzeit: 07.02.2020