Ученые из Мичиганского технологического университета в Хоутоне успешно изготовили древесную нить для 3D-печати из мебельных древесных отходов.
Успех был опубликован в исследовательской статье, в соавторстве с чемпионом открытого исходного кода Джошуа Пирсом.В документе исследована возможность вторичной переработки мебельных отходов в древесные волокна для снижения воздействия древесных отходов на окружающую среду.
По данным газеты, мебельная промышленность только в Мичигане производит более 150 тонн древесных отходов в день.
В ходе четырехэтапного процесса ученые продемонстрировали возможность изготовления древесной нити для 3D-печати из комбинации древесных отходов и PLA-пластика.Смесь этих двух материалов более известна как древесно-пластиковый композит (ДПК).
На первом этапе древесные отходы были приобретены у различных компаний-производителей мебели в Мичигане.Отходы включали твердые плиты и опилки МДФ, ЛДФ и меламина.
Эти твердые плиты и опилки были измельчены до микромасштаба для приготовления нити из ДПК.Отходы измельчали молотком, измельчали в измельчителе древесины и просеивали с помощью вибрационного деаэратора, в котором использовалось просеивающее устройство с размером ячеек 80 микрон.
К концу этого процесса древесные отходы находились в порошкообразном состоянии с гранулированным составом зерновой муки.Этот материал теперь называли «порошком из древесных отходов».
На следующем этапе был приготовлен PLA для смешивания с порошком древесных отходов.Гранулы PLA нагревали при 210°C до тех пор, пока они не становились пригодными для перемешивания.Древесный порошок добавляли к расплавленной смеси PLA с различным массовым процентным содержанием древесины к PLA (вес.%) в диапазоне от 10 вес.% до 40 вес.% порошка древесных отходов.
Затвердевший материал снова помещали в измельчитель древесины, чтобы подготовить его к работе с открытым исходным кодом — пластиковым экструдером для производства нитей.
Изготовленная нить имела диаметр 1,65 мм, то есть тоньше, чем стандартная трехмерная нить, доступная на рынке, т.е. 1,75 мм.
Древесная нить была протестирована путем изготовления различных предметов, таких как деревянный куб, дверная ручка и ручка ящика.Из-за механических свойств древесной нити в 3D-принтеры Delta RepRap и Re:3D Gigabot v. GB2, использованные в исследовании, были внесены коррективы.Изменения включали модификацию экструдера и контроль скорости печати.
Печать древесины при идеальной температуре также является важным фактором, так как высокая температура может обуглить древесину и засорить сопло.В данном случае древесная нить была напечатана при 185°С.
Исследователи показали, что производство древесной нити из мебельных древесных отходов целесообразно.Тем не менее, они подняли важные вопросы для будущих исследований.К ним относятся экономические и экологические последствия, детали механических свойств, возможность промышленного производства.
В документе сделан вывод: «Это исследование продемонстрировало технически жизнеспособную методологию переработки древесных отходов мебели в пригодные для использования детали для 3D-печати для мебельной промышленности.Путем смешивания гранул PLA и переработанных древесных отходов была получена нить диаметром 1,65 ± 0,10 мм, которая использовалась для печати небольшого количества тестовых деталей.Этот метод, разработанный в лаборатории, может быть расширен для удовлетворения отраслевых потребностей, поскольку этапы процесса несложны.Были созданы небольшие партии из 40% древесины, но они продемонстрировали меньшую воспроизводимость, в то время как партии из 30% древесины оказались наиболее многообещающими с точки зрения простоты использования».
Исследовательская работа, обсуждаемая в этой статье, называется «Переработанная нить для 3D-печати на основе отходов деревянной мебели».Его соавторами являются Адам М. Прингл, Марк Рудники и Джошуа Пирс.
Чтобы узнать больше о последних разработках в области 3D-печати, подпишитесь на нашу рассылку по 3D-печати.Также присоединяйтесь к нам на Facebook и Twitter.
Время публикации: 07 февраля 2020 г.