نجح العلماء في جامعة هوتون في ميشيغان للتكنولوجيا في صنع خيوط خشبية قابلة للطباعة ثلاثية الأبعاد من نفايات خشب الأثاث.
تم نشر هذا النجاح في ورقة بحثية شارك في تأليفها بطل المصادر المفتوحة جوشوا بيرس.استكشفت الورقة إمكانية إعادة تدوير نفايات الأثاث إلى خيوط خشبية لتقليل الآثار البيئية لنفايات الخشب.
ووفقا للصحيفة، تنتج صناعة الأثاث في ميشيغان وحدها أكثر من 150 طنا من نفايات الخشب يوميا.
وفي عملية مكونة من أربع خطوات، أظهر العلماء إمكانية صنع خيوط خشبية للطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام مزيج من مخلفات الخشب وبلاستيك PLA.يُعرف خليط هاتين المادتين باسم مركب الخشب والبلاستيك (WPC).
في الخطوة الأولى، تم الحصول على نفايات الخشب من شركات تصنيع الأثاث المختلفة في ميشيغان.وتضمنت النفايات ألواحاً صلبة ونشارة خشب MDF، وLDF، وميلامين.
تم تخفيض هذه الألواح الصلبة ونشارة الخشب إلى المستوى الصغير لإعداد خيوط WPC.تم طحن مادة النفايات بالمطرقة، وطحنها في ماكينة تقطيع الخشب، ثم غربلتها باستخدام جهاز اهتزازي لإزالة الهواء، والذي يستخدم منخلًا شبكيًا بقطر 80 ميكرون.
وبحلول نهاية هذه العملية، كانت نفايات الخشب في حالة مسحوق مع دائرة حبيبية من دقيق الحبوب.ويشار إلى المادة الآن باسم "مسحوق نفايات الخشب".
وفي الخطوة التالية، تم تحضير PLA للخلط مع مسحوق نفايات الخشب.تم تسخين كريات PLA عند درجة حرارة 210 مئوية حتى تصبح قابلة للتحريك.تمت إضافة مسحوق الخشب إلى مزيج PLA المنصهر مع نسبة وزن مختلفة من الخشب إلى PLA (بالوزن%) بين 10% بالوزن - 40% بالوزن لمسحوق نفايات الخشب.
تم وضع المادة الصلبة مرة أخرى في ماكينة تقطيع الأخشاب للتحضير لروبوت إعادة التدوير مفتوح المصدر، وهو جهاز بثق بلاستيكي لصنع الخيوط.
كان قطر الخيوط المصنعة 1.65 ملم، وهو أرق في القطر من الخيوط ثلاثية الأبعاد القياسية المتوفرة في السوق، أي 1.75 ملم.
تم اختبار خيوط الخشب من خلال تصنيع عناصر مختلفة، مثل مكعب خشبي، ومقبض الباب، ومقبض الدرج.نظرًا للخصائص الميكانيكية للخيوط الخشبية، تم إجراء تعديلات على طابعات Delta RepRap وRe:3D Gigabot v.GB2 ثلاثية الأبعاد المستخدمة في الدراسة.وتضمنت التعديلات تعديل الطارد والتحكم في سرعة الطباعة.
تعد طباعة الخشب على درجة حرارة مثالية أيضًا عاملاً مهمًا حيث أن درجة الحرارة المرتفعة يمكن أن تحرق الخشب وتسد الفوهة.في هذه الحالة تمت طباعة خيوط الخشب عند 185 درجة مئوية.
وأظهر الباحثون أنه من العملي صنع خيوط الخشب باستخدام مخلفات خشب الأثاث.ومع ذلك، فقد أثاروا نقاطًا مهمة للدراسة المستقبلية.وشملت هذه الآثار الاقتصادية والبيئية، وتفاصيل الخواص الميكانيكية، وإمكانية الإنتاج على نطاق صناعي.
وخلصت الدراسة إلى أن "هذه الدراسة أظهرت منهجية قابلة للتطبيق من الناحية الفنية لإعادة تدوير نفايات خشب الأثاث إلى أجزاء قابلة للطباعة ثلاثية الأبعاد لصناعة الأثاث.من خلال خلط كريات PLA وخيوط مواد النفايات الخشبية المعاد تدويرها، تم إنتاجها بحجم قطر يبلغ 1.65±0.10 ملم واستخدامها لطباعة مجموعة صغيرة ومتنوعة من أجزاء الاختبار.يمكن توسيع نطاق هذه الطريقة، أثناء تطويرها في المختبر، لتلبية احتياجات الصناعة نظرًا لأن خطوات العملية غير معقدة.تم إنشاء دفعات صغيرة من الخشب بنسبة 40% بالوزن، لكنها أظهرت قابلية تكرار أقل، في حين أظهرت الدفعات من الخشب بنسبة 30% الوعد الأكبر مع سهولة الاستخدام.
الورقة البحثية التي تمت مناقشتها في هذه المقالة تحمل عنوان خيوط الطباعة ثلاثية الأبعاد المعاد تدويرها من نفايات الأثاث الخشبي.شارك في تأليفه آدم إم برينجل ومارك رودنيكي وجوشوا بيرس.
لمزيد من الأخبار حول آخر التطورات في الطباعة ثلاثية الأبعاد، اشترك في النشرة الإخبارية للطباعة ثلاثية الأبعاد.انضم إلينا أيضًا على Facebook وTwitter.
وقت النشر: 07 فبراير 2020