Επιστήμονες στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν, στο Χάουτον, κατασκεύασαν με επιτυχία τρισδιάστατα εκτυπώσιμα νήματα ξύλου από απορρίμματα ξύλου επίπλων.
Η επιτυχία δημοσιεύτηκε σε μια ερευνητική εργασία που συντάχθηκε από τον πρωταθλητή ανοιχτού κώδικα Joshua Pearce.Η εργασία διερεύνησε τη δυνατότητα ανακύκλωσης των απορριμμάτων επίπλων σε νήμα ξύλου για τη μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων των απορριμμάτων ξύλου.
Σύμφωνα με την εφημερίδα, μόνο η βιομηχανία επίπλων στο Μίσιγκαν παράγει περισσότερους από 150 τόνους απορριμμάτων ξύλου την ημέρα.
Σε μια διαδικασία τεσσάρων βημάτων, οι επιστήμονες απέδειξαν τη δυνατότητα κατασκευής νήματος ξύλου τρισδιάστατης εκτύπωσης με συνδυασμό απορριμμάτων ξύλου και πλαστικού PLA.Το μείγμα αυτών των δύο υλικών είναι περισσότερο γνωστό ως ξύλο-πλαστικό-σύνθετο υλικό (WPC).
Στο πρώτο βήμα, τα απορρίμματα ξύλου αποκτήθηκαν από διάφορες εταιρείες κατασκευής επίπλων στο Μίσιγκαν.Τα απόβλητα περιελάμβαναν συμπαγείς πλάκες και πριονίδι από MDF, LDF και μελαμίνη.
Αυτές οι συμπαγείς πλάκες και το πριονίδι μειώθηκαν σε επίπεδο μικροκλίμακας για την παρασκευή του νήματος WPC.Τα απόβλητα αλέστηκαν με σφύρα, αλέστηκαν σε θρυμματιστή ξύλου και κοσκινίστηκαν χρησιμοποιώντας μια δονητική συσκευή απομάκρυνσης του αέρα, η οποία χρησιμοποιούσε ένα κοσκινιστικό πλέγματος 80 μικρών.
Στο τέλος αυτής της διαδικασίας, τα απορρίμματα ξύλου ήταν σε κατάσταση σκόνης με μια κοκκώδη συνιστώσα από αλεύρι κόκκων.Το υλικό τώρα αναφέρεται ως «σκόνη απορριμμάτων ξύλου».
Στο επόμενο βήμα, το PLA παρασκευάστηκε για ανάμιξη με τη σκόνη απορριμμάτων ξύλου.Τα σφαιρίδια PLA θερμάνθηκαν στους 210 C έως ότου κατέστησαν αναδεύσιμα.Η σκόνη ξύλου προστέθηκε στο λιωμένο μίγμα PLA με ποικίλο ποσοστό βάρους ξύλου προς PLA (wt%) μεταξύ 10wt%-40wt% σκόνης απορριμμάτων ξύλου.
Το στερεοποιημένο υλικό τοποθετήθηκε ξανά στον θρυμματιστή ξύλου για να προετοιμαστεί για το ρομπότ ανακύκλωσης ανοιχτού κώδικα, έναν πλαστικό εξωθητή για την κατασκευή νημάτων.
Το νήμα που κατασκευάστηκε ήταν 1,65 mm, πιο λεπτό σε διάμετρο από το τυπικό νήμα 3D που διατίθεται στην αγορά, δηλαδή 1,75 mm.
Το νήμα ξύλου δοκιμάστηκε κατασκευάζοντας διάφορα αντικείμενα, όπως έναν ξύλινο κύβο, ένα πόμολο πόρτας και μια λαβή συρταριού.Λόγω των μηχανικών ιδιοτήτων του νήματος ξύλου, έγιναν προσαρμογές στους τρισδιάστατους εκτυπωτές Delta RepRap και Re:3D Gigabot v. GB2 που χρησιμοποιήθηκαν στη μελέτη.Οι αλλαγές περιελάμβαναν την τροποποίηση του εξωθητήρα και τον έλεγχο της ταχύτητας της εκτύπωσης.
Η εκτύπωση ξύλου σε ιδανική θερμοκρασία είναι επίσης ένας σημαντικός παράγοντας, καθώς η υψηλή θερμοκρασία μπορεί να απανθρακώσει το ξύλο και να φράξει το ακροφύσιο.Σε αυτή την περίπτωση το νήμα ξύλου τυπώθηκε στους 185C.
Οι ερευνητές έδειξαν ότι ήταν πρακτικό να φτιάχνουν νήματα ξύλου χρησιμοποιώντας απορρίμματα ξύλου επίπλων.Ωστόσο, έθεσαν σημαντικά σημεία για μελλοντική μελέτη.Αυτά περιελάμβαναν τις οικονομικές και περιβαλλοντικές επιπτώσεις, τις λεπτομέρειες των μηχανικών ιδιοτήτων, τη δυνατότητα παραγωγής σε βιομηχανική κλίμακα.
Η εργασία κατέληξε στο συμπέρασμα: «αυτή η μελέτη απέδειξε μια τεχνικά βιώσιμη μεθοδολογία ανακύκλωσης απορριμμάτων ξύλου επίπλων σε χρησιμοποιήσιμα τρισδιάστατα εκτυπώσιμα μέρη για τη βιομηχανία επίπλων.Με ανάμειξη σφαιριδίων PLA και ανακυκλωμένου υλικού απορριμμάτων ξύλου παρήχθη νήμα διαμέτρου 1,65±0,10 mm και χρησιμοποιήθηκε για την εκτύπωση μιας μικρής ποικιλίας εξαρτημάτων δοκιμής.Αυτή η μέθοδος, ενώ αναπτύσσεται στο εργαστήριο, μπορεί να κλιμακωθεί για να καλύψει τις ανάγκες της βιομηχανίας, καθώς τα βήματα της διαδικασίας δεν είναι πολύπλοκα.Δημιουργήθηκαν μικρές παρτίδες ξύλου 40wt%, αλλά παρουσίασαν μειωμένη επαναληψιμότητα, ενώ οι παρτίδες ξύλου 30wt% έδειξαν τα περισσότερα υποσχόμενα με ευκολία στη χρήση."
Η ερευνητική εργασία που συζητείται σε αυτό το άρθρο έχει τίτλο Ανακυκλωμένο νήμα εκτύπωσης 3-D με βάση τα απορρίμματα επίπλων ξύλου.Είναι συν-συγγραφέας των Adam M. Pringle, Mark Rudnicki και Joshua Pearce.
Για περισσότερα νέα σχετικά με την τελευταία εξέλιξη στην τρισδιάστατη εκτύπωση, εγγραφείτε στο ενημερωτικό δελτίο μας για την εκτύπωση 3D.Ελάτε επίσης στο Facebook και στο Twitter.
Ώρα δημοσίευσης: Φεβ-07-2020