ミシガン工科大学ホートン校の科学者たちは、家具の木材廃棄物から 3D 印刷可能な木材フィラメントを作成することに成功しました。
この成功は、オープンソースの擁護者である Joshua Pearce との共著による研究論文で発表されました。この論文では、木材廃棄物が環境に与える影響を軽減するために、家具廃棄物を木材フィラメントにアップサイクルする可能性を検討しました。
同紙によると、ミシガン州の家具産業だけでも、1日に150トン以上の木材廃棄物が排出されているという。
科学者らは、4 段階のプロセスで、木材廃棄物と PLA プラスチックを組み合わせて 3D プリント用木材フィラメントを製造できる可能性を実証しました。これら 2 つの材料の混合物は、木材プラスチック複合材料 (WPC) としてよく知られています。
最初のステップでは、ミシガン州のさまざまな家具製造会社から木材廃棄物を入手しました。廃棄物には、MDF、LDF、およびメラミンの固体スラブおよびおがくずが含まれていました。
これらの固体スラブおよびおがくずは、WPC フィラメントの調製のためにマイクロスケール レベルに縮小されました。廃棄物はハンマーミルで粉砕され、ウッドチッパーで粉砕され、80ミクロンメッシュのふるいを使用する振動脱気装置を使用してふるい分けされました。
このプロセスの終わりまでに、木くずは穀粉の粒状成分を含む粉末状態になっていました。この材料は現在「木くず粉末」と呼ばれています。
次のステップでは、木くず粉末と混合するために PLA を準備しました。ＰＬＡペレットを、撹拌可能になるまで２１０℃で加熱した。木粉は、１０重量％〜４０重量％の木くず粉末の間で木材対ＰＬＡの重量パーセント（重量％）を変化させて、溶融ＰＬＡ混合物に添加された。
固化した材料は再び木材チッパーに投入され、オープンソースのリサイクルボット、フィラメント製造用のプラスチック押出機の準備が整いました。
製造されたフィラメントは 1.65 mm で、市場で入手可能な標準的な 3D フィラメント、つまり 1.75 mm より直径が細いです。
木材フィラメントは、木製立方体、ドアノブ、引き出しの取っ手などのさまざまなアイテムを作成してテストされました。木材フィラメントの機械的特性により、研究で使用された Delta RepRap および Re:3D Gigabot v. GB2 3D プリンタに調整が加えられました。変更には、押出機の変更と印刷速度の制御が含まれます。
高温では木材が焦げてノズルが詰まる可能性があるため、理想的な温度で木材を印刷することも重要な要素です。この場合、木材フィラメントは 185℃ で印刷されました。
研究者らは、家具の木材廃棄物を使用して木材フィラメントを製造することが実用的であることを示した。しかし、彼らは今後の研究のために重要な点を提起した。これらには、経済的および環境的影響、機械的特性の詳細、工業規模の生産の可能性が含まれます。
この論文は次のように結論付けています。「この研究は、家具の木材廃棄物を家具業界で使用可能な 3D 印刷可能な部品にアップサイクルする技術的に実行可能な方法論を実証しました。PLA ペレットとリサイクル木材廃材を混合することにより、直径サイズ 1.65±0.10 mm のフィラメントが製造され、少量のさまざまなテスト部品の印刷に使用されました。この方法は研究室で開発されていますが、プロセス手順が複雑ではないため、業界のニーズを満たすためにスケールアップできます。40wt% の木材の小さなバッチが作成されましたが、再現性が低下しましたが、30wt% の木材のバッチでは使いやすさが最も期待できました。」
この記事で説明する研究論文のタイトルは、「木製家具廃棄物ベースのリサイクル 3-D プリンティング フィラメント」です。この本は、アダム M. プリングル、マーク ラドニッキ、ジョシュア ピアースの共著です。
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投稿時間: 2020 年 2 月 7 日