연구원들은 산업용 목재 폐기물을 사용하여 FDM/FFF 목재 필라멘트를 만듭니다.

Houghton에 있는 Michigan Technology University의 과학자들은 가구 목재 폐기물에서 3D 인쇄 가능한 목재 필라멘트를 성공적으로 만들었습니다.

이 성공은 오픈 소스 챔피언인 Joshua Pearce가 공동 저술한 연구 논문에 발표되었습니다.이 논문은 목재 폐기물의 환경적 영향을 줄이기 위해 가구 폐기물을 목재 필라멘트로 업사이클링할 수 있는 가능성을 탐구했습니다.

신문에 따르면 미시간의 가구 산업에서만 하루에 150톤 이상의 목재 폐기물이 발생합니다.

4단계 과정에서 과학자들은 목재 폐기물과 PLA 플라스틱을 조합하여 3D 프린팅 목재 필라멘트를 만들 가능성을 보여주었습니다.이 두 재료의 혼합물은 WPC(Wood-Plastic-Composite)로 더 잘 알려져 있습니다.

첫 번째 단계에서 목재 폐기물은 미시간의 다양한 가구 제조 회사에서 구입했습니다.폐기물에는 MDF, LDF 및 멜라민의 고체 슬라브 및 톱밥이 포함되었습니다.

이 고체 슬라브와 톱밥은 WPC 필라멘트의 제조를 위해 마이크로 스케일 수준으로 감소되었습니다.폐기물을 해머 밀링하고 우드 칩퍼로 갈아서 80미크론 메쉬 체를 사용하는 진동 탈기 장치를 사용하여 체질했습니다.

이 과정이 끝날 때까지 목재 폐기물은 곡물 가루의 입상 구성 요소와 함께 분말 상태였습니다.이 재료는 이제 "목재 폐기물 분말"이라고 불렸습니다.

다음 단계에서 PLA는 목재 폐기물 분말과 혼합되도록 준비되었습니다.PLA 펠릿을 교반 가능해질 때까지 210℃에서 가열하였다.목재 분말은 10wt%-40wt% 목재 폐기물 분말 사이의 다양한 목재 대 PLA 중량 백분율(wt%)과 함께 용융된 PLA 혼합물에 첨가되었습니다.

굳은 재료를 다시 나무 치퍼에 넣어 필라멘트 제조용 플라스틱 압출기인 오픈 소스 리사이클봇을 준비했습니다.

제작된 필라멘트는 1.65mm로 시중에 나와 있는 표준 3D 필라멘트인 1.75mm보다 얇습니다.

목재 필라멘트는 목재 큐브, 문 손잡이, 서랍 손잡이 등 다양한 품목을 제작하여 테스트했습니다.목재 필라멘트의 기계적 특성으로 인해 연구에 사용된 Delta RepRap 및 Re:3D Gigabot v. GB2 3D 프린터가 조정되었습니다.변경 사항에는 압출기 수정 및 인쇄 속도 제어가 포함되었습니다.

이상적인 온도에서 목재를 인쇄하는 것도 중요한 요소입니다. 고온은 목재를 탄화시키고 노즐을 막을 수 있기 때문입니다.이 경우 목재 필라멘트는 185C에서 인쇄되었습니다.

연구원들은 가구 목재 폐기물을 사용하여 목재 필라멘트를 만드는 것이 실용적임을 보여주었습니다.그러나 그들은 미래의 연구를 위해 중요한 요점을 제시했습니다.여기에는 경제적 및 환경적 영향, 기계적 특성의 세부 사항, 산업적 규모의 생산 가능성이 포함됩니다.

논문은 다음과 같이 결론지었습니다. “이 연구는 가구 목재 폐기물을 가구 산업에 사용 가능한 3D 인쇄 가능한 부품으로 업사이클링하는 기술적으로 실행 가능한 방법론을 보여주었습니다.PLA 펠릿과 폐목재 재활용품을 혼합하여 직경 1.65±0.10mm 크기의 필라멘트를 생산하여 소량의 다양한 테스트 부품을 인쇄하는데 사용하였다.실험실에서 개발된 이 방법은 프로세스 단계가 복잡하지 않기 때문에 업계 요구 사항을 충족하도록 확장될 수 있습니다.40wt% 목재의 작은 배치가 생성되었지만 반복성이 감소한 반면 30wt% 목재 배치는 사용 용이성과 함께 가장 가능성이 높은 것으로 나타났습니다.”

이 기사에서 논의된 연구 논문의 제목은 목재 가구 폐기물 기반 재활용 3D 인쇄 필라멘트입니다.Adam M. Pringle, Mark Rudnicki 및 Joshua Pearce가 공동 저술했습니다.

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게시 시간: 2020년 2월 7일
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