Houghton 소재 Michigan Technology University의 과학자들이 가구 목재 폐기물로 3D 인쇄 가능한 목재 필라멘트를 만드는 데 성공했습니다.
이 성공 사례는 오픈 소스 챔피언인 Joshua Pearce가 공동 집필한 연구 논문에서 발표되었습니다.이 논문에서는 목재 폐기물이 환경에 미치는 영향을 줄이기 위해 가구 폐기물을 목재 필라멘트로 업사이클링할 수 있는 가능성을 탐구했습니다.
신문에 따르면 미시간주의 가구 산업에서만 하루 150톤 이상의 목재 폐기물이 발생합니다.
4단계 과정에서 과학자들은 목재 폐기물과 PLA 플라스틱을 결합하여 3D 프린팅 목재 필라멘트를 만들 수 있는 가능성을 보여주었습니다.이 두 재료의 혼합물은 목재-플라스틱 복합재(WPC)로 더 잘 알려져 있습니다.
첫 번째 단계에서는 미시간에 있는 다양한 가구 제조 회사로부터 목재 폐기물을 구입했습니다.폐기물에는 MDF, LDF 및 멜라민의 고체 슬래브와 톱밥이 포함되었습니다.
이러한 고체 슬래브와 톱밥은 WPC 필라멘트 제조를 위해 마이크로 수준으로 축소되었습니다.폐기물은 해머밀로 분쇄하고 목재 분쇄기로 분쇄한 후 80미크론 메쉬 체를 사용하는 진동 탈기 장치를 사용하여 체로 걸러냈습니다.
이 과정이 끝날 무렵, 목재 폐기물은 곡물 가루의 입상 성분을 포함하는 분말 상태였습니다.이제 이 물질은 "목재 폐기물 가루"로 불렸습니다.
다음 단계에서는 PLA를 목재폐기물 분말과 혼합하여 준비하였다.PLA 펠릿을 교반 가능해질 때까지 210℃에서 가열하였다.10wt%-40wt% 목재 폐기물 분말 사이에서 다양한 목재 대 PLA 중량%(wt%)와 함께 용융된 PLA 혼합물에 목재 분말을 첨가했습니다.
고체화된 재료를 다시 우드 칩퍼에 넣어 필라멘트 제조용 플라스틱 압출기인 오픈 소스 재활용봇을 준비했습니다.
제작된 필라멘트는 1.65mm로 시중에서 판매되는 표준 3D 필라멘트인 1.75mm보다 직경이 얇습니다.
나무 필라멘트는 나무 큐브, 문 손잡이, 서랍 손잡이 등 다양한 품목을 제작하여 테스트되었습니다.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 프린팅하는 것도 중요한 요소입니다. 높은 온도에서는 목재가 탄화되고 노즐이 막힐 수 있기 때문입니다.이 경우 목재 필라멘트는 185C에서 프린팅되었습니다.
연구진은 가구 목재 폐기물을 활용해 목재 필라멘트를 만드는 것이 실용적이라는 것을 보여주었다.그러나 그들은 향후 연구를 위한 중요한 점을 제시했습니다.여기에는 경제적, 환경적 영향, 기계적 특성의 세부 사항, 산업 규모 생산 가능성이 포함되었습니다.
논문은 다음과 같이 결론을 내렸습니다. “이 연구는 가구 목재 폐기물을 가구 업계에서 사용할 수 있는 3D 인쇄 가능한 부품으로 업사이클링하는 기술적으로 실행 가능한 방법론을 입증했습니다.PLA 펠릿과 재활용 목재 폐기물을 혼합하여 직경 1.65±0.10mm 크기의 필라멘트를 생산하고 다양한 테스트 부품을 프린팅하는 데 사용했습니다.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 편의성이 가장 뛰어난 것으로 나타났습니다."
이 기사에서 논의된 연구 논문의 제목은 Wood Furniture Waste-Based Recycled 3-D Printing Filament입니다.이 책은 Adam M. Pringle, Mark Rudnicki 및 Joshua Pearce가 공동 집필했습니다.
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게시 시간: 2020년 2월 7일