ホートンにあるミシガン工科大学の科学者たちは、家具の廃材から 3D プリント可能な木材フィラメントを作ることに成功しました。
この成功は、オープンソース チャンピオンの Joshua Pearce が共同執筆した研究論文に掲載されました。この論文は、木材廃棄物の環境への影響を減らすために、家具廃棄物を木材フィラメントにアップサイクルする可能性を探っています。
同紙によると、ミシガン州の家具産業だけでも、1 日あたり 150 トン以上の木くずが発生しています。
科学者たちは、4 段階のプロセスで、木材廃棄物と PLA プラスチックを組み合わせて 3D プリントの木材フィラメントを作る可能性を実証しました。これら 2 つの材料の混合物は、木材 - プラスチック - 複合材 (WPC) としてよく知られています。
最初のステップでは、ミシガン州のさまざまな家具製造会社から木材廃棄物を入手しました。廃棄物には、MDF、LDF、およびメラミンの固形スラブとおがくずが含まれていました。
これらの固体スラブとおがくずは、WPC フィラメントの準備のためにマイクロ スケール レベルに縮小されました。廃棄物はハンマーミルで粉砕され、ウッドチッパーで粉砕され、80ミクロンメッシュふるいを使用する振動脱気装置を使用してふるいにかけられました。
このプロセスの終わりまでに、木材廃棄物は穀物粉の粒状成分を有する粉末状態になった。この物質は現在、「木くず粉」と呼ばれています。
次のステップでは、木材廃棄物粉末と混合するために PLA を準備しました。ＰＬＡペレットは、攪拌可能になるまで２１０℃で加熱された。木粉は、１０ｗｔ％～４０ｗｔ％の木屑粉末の間で木とＰＬＡの重量パーセント（ｗｔ％）を変化させて、溶融ＰＬＡ混合物に添加された。
固化した材料を再びウッドチッパーに入れて、フィラメント製造用のプラスチック押出機であるオープンソースのリサイクルボットの準備をしました。
製造されたフィラメントは 1.65mm で、市場で入手可能な標準的な 3D フィラメント、つまり 1.75mm よりも直径が細くなっています。
ウッド フィラメントは、木製の立方体、ドアノブ、引き出しの取っ手など、さまざまなアイテムを製作することによってテストされました。木材フィラメントの機械的特性により、研究で使用された Delta RepRap および Re:3D Gigabot v. GB2 3D プリンターに調整が加えられました。変更には、押出機の改造と印刷速度の制御が含まれていました。
理想的な温度で木材を印刷することも重要な要素です。高温は木材を焦がしてノズルを詰まらせる可能性があるためです。この場合、木材フィラメントは 185℃ で印刷されました。
研究者は、家具の木材廃棄物を使用して木材フィラメントを作ることが実用的であることを示しました。しかし、彼らは将来の研究のために重要な点を提起しました。これらには、経済的および環境的影響、機械的特性の詳細、工業規模の生産の可能性が含まれていました。
この論文は次のように締めくくっています。PLA ペレットと再生木材廃棄物を混合することにより、直径 1.65±0.10 mm のフィラメントを製造し、少量のテスト パーツの印刷に使用しました。この方法はラボで開発されていますが、プロセスのステップが複雑ではないため、業界のニーズに合わせてスケールアップできます。40wt% の木材の小さなバッチが作成されましたが、再現性の低下が見られましたが、30wt% の木材のバッチは使いやすさで最も有望でした。」
この記事で取り上げた研究論文のタイトルは、木製家具廃棄物ベースのリサイクル 3D 印刷フィラメントです。Adam M. Pringle、Mark Rudnicki、Joshua Pearce の共著です。
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投稿時間: 2020 年 2 月 7 日