Naukowcy z Michigan Technology University w Houghton z powodzeniem wykonali włókno drzewne do druku 3D z odpadów drzewnych meblowych.
Sukces został opublikowany w artykule badawczym, którego współautorem jest mistrz open-source Joshua Pearce.W artykule zbadano możliwość przetwarzania odpadów meblowych na włókna drzewne w celu zmniejszenia wpływu odpadów drzewnych na środowisko.
Według gazety, sam przemysł meblarski w Michigan wytwarza ponad 150 ton odpadów drzewnych dziennie.
W czteroetapowym procesie naukowcy wykazali możliwość wykonania włókna drzewnego do drukowania 3D z połączeniem odpadów drzewnych i plastiku PLA.Mieszanina tych dwóch materiałów jest lepiej znana jako kompozyt drewno-plastik (WPC).
W pierwszym etapie odpady drzewne pozyskiwano od różnych firm produkujących meble w Michigan.Odpady obejmowały lite płyty i trociny z MDF, LDF i melaminy.
Te solidne płyty i trociny zostały zredukowane do poziomu mikroskali do przygotowania filamentu WPC.Odpad został zmielony młotkiem, zmielony w rębaku do drewna i przesiany za pomocą wibracyjnego urządzenia odpowietrzającego, które wykorzystywało przesiewacz o oczkach 80 mikronów.
Pod koniec tego procesu odpady drzewne były w stanie sproszkowanym z ziarnistym składem mąki zbożowej.Materiał był teraz określany jako „proszek z odpadów drzewnych”.
W kolejnym kroku PLA został przygotowany do zmieszania z proszkiem z odpadów drzewnych.Peletki PLA ogrzewano w 210°C, aż stały się zdolne do mieszania.Proszek drzewny dodawano do mieszanki stopionego PLA z różnymi procentami wagowymi drewna do PLA (% wag.) pomiędzy 10% wag.-40% wag. odpadowego proszku drzewnego.
Zestalony materiał został ponownie umieszczony w rębaku, aby przygotować się do recyclebota o otwartym kodzie źródłowym, plastikowej wytłaczarki do wytwarzania włókien.
Wyprodukowany filament miał 1,65 mm, cieńszą średnicę niż standardowe filamenty 3D dostępne na rynku, tj. 1,75 mm.
Włókno drzewne zostało przetestowane, wytwarzając różne przedmioty, takie jak drewniana kostka, klamka i uchwyt szuflady.Ze względu na właściwości mechaniczne włókna drzewnego, dokonano korekty w drukarkach 3D Delta RepRap i Re:3D Gigabot v. GB2 użytych w badaniu.Zmiany obejmowały modyfikację ekstrudera oraz kontrolę prędkości druku.
Ważnym czynnikiem jest również drukowanie drewna w idealnej temperaturze, ponieważ wysoka temperatura może zwęglić drewno i zatkać dyszę.W tym przypadku włókno drzewne zostało wydrukowane w temperaturze 185C.
Naukowcy wykazali, że praktyczne jest wytwarzanie włókna drzewnego z odpadów drewna meblowego.Jednak podnieśli ważne punkty do przyszłych badań.Obejmowały one wpływ ekonomiczny i środowiskowy, szczegóły właściwości mechanicznych, możliwość produkcji na skalę przemysłową.
W artykule podsumowano: „To badanie wykazało technicznie wykonalną metodologię upcyklingu odpadów drewnianych z mebli w nadające się do użytku części nadające się do druku 3D dla przemysłu meblarskiego.Przez zmieszanie peletów PLA i odpadów drzewnych z recyklingu wytworzono włókno o średnicy 1,65±0,10 mm i zastosowano do drukowania niewielkiej liczby części testowych.Ta metoda, opracowana w laboratorium, może być skalowana w celu zaspokojenia potrzeb przemysłu, ponieważ etapy procesu są nieskomplikowane.Stworzono małe partie drewna 40% wag., ale wykazywały zmniejszoną powtarzalność, podczas gdy partie drewna 30% wag. okazały się najbardziej obiecujące pod względem łatwości użytkowania”.
Artykuł badawczy omawiany w tym artykule nosi tytuł Wood Furniture Waste-Based Recycled Filament 3D Printing Filament.Współautorami są Adam M. Pringle, Mark Rudnicki i Joshua Pearce.
Aby uzyskać więcej informacji na temat najnowszych osiągnięć w druku 3D, zapisz się do naszego biuletynu na temat drukowania 3D.Dołącz do nas również na Facebooku i Twitterze.
Czas publikacji: 07.02.2020