Wetenschappers van de Michigan Technology University in Houghton hebben met succes 3D-printbaar houtfilament gemaakt van meubelhoutafval.
Het succes werd gepubliceerd in een onderzoekspaper, mede geschreven door open-sourcekampioen Joshua Pearce.Het artikel onderzocht de mogelijkheid om meubelafval te upcyclen tot houtfilament om de milieueffecten van houtafval te verminderen.
Volgens de krant produceert de meubelindustrie in Michigan alleen al meer dan 150 ton houtafval per dag.
In een proces van vier stappen demonstreerden de wetenschappers de mogelijkheid om 3D-geprint houtfilament te maken met een combinatie van houtafval en PLA-plastic.Het mengsel van deze twee materialen staat beter bekend als hout-kunststof-composiet (WPC).
In de eerste stap werd houtafval verkregen van verschillende meubelproductiebedrijven in Michigan.Het afval bestond uit massieve platen en zaagsel van MDF, LDF en melamine.
Deze massieve platen en zaagsel werden teruggebracht tot microschaalniveau voor de bereiding van WPC-filament.Het afvalmateriaal werd met een hamer gemalen, vermalen in een houtversnipperaar en gezeefd met behulp van een trilontluchtingsapparaat, dat gebruik maakte van een zeefmachine met een maaswijdte van 80 micron.
Tegen het einde van dit proces bevond het houtafval zich in poedervorm met een korrelig bestanddeel van graanmeel.Het materiaal werd nu ‘houtafvalpoeder’ genoemd.
In de volgende stap werd PLA bereid om te mengen met het houtafvalpoeder.PLA-pellets werden verwarmd tot 21°C totdat ze roerbaar werden.Het houtpoeder werd toegevoegd aan het gesmolten PLA-mengsel met variërend hout tot PLA-gewichtspercentage (gew.%) tussen 10 gew.% en 40 gew.% houtafvalpoeder.
Het gestolde materiaal werd opnieuw in de houtversnipperaar gedaan ter voorbereiding op de open-source recyclebot, een plastic extruder voor het maken van filamenten.
Het vervaardigde filament was 1,65 mm, dunner in diameter dan het standaard 3D-filament dat op de markt verkrijgbaar is, namelijk 1,75 mm.
Het houtfilament werd getest door verschillende items te vervaardigen, zoals een houten kubus, een deurknop en een ladehandgreep.Vanwege de mechanische eigenschappen van het houtfilament zijn er aanpassingen gedaan aan de in het onderzoek gebruikte Delta RepRap en Re:3D Gigabot v. GB2 3D-printers.De wijzigingen omvatten onder meer het aanpassen van de extruder en het regelen van de snelheid van de afdruk.
Het printen van hout op een ideale temperatuur is ook een belangrijke factor, omdat een hoge temperatuur het hout kan verkolen en de spuitmond kan verstoppen.In dit geval werd het houtfilament gedrukt bij 185°C.
De onderzoekers lieten zien dat het praktisch was om houtfilament te maken van meubelhoutafval.Ze brachten echter belangrijke punten naar voren voor toekomstig onderzoek.Deze omvatten de economische en ecologische gevolgen, details van mechanische eigenschappen en de mogelijkheid van productie op industriële schaal.
Het artikel concludeerde: “Deze studie heeft een technisch haalbare methodologie aangetoond voor het upcyclen van meubelhoutafval tot bruikbare 3D-printbare onderdelen voor de meubelindustrie.Door PLA-pellets en gerecycled houtafvalmateriaal te mengen, werd filament geproduceerd met een diameter van 1,65 ± 0,10 mm en gebruikt om een kleine verscheidenheid aan testonderdelen te printen.Hoewel deze methode in het laboratorium is ontwikkeld, kan deze worden opgeschaald om aan de behoeften van de industrie te voldoen, aangezien de processtappen ongecompliceerd zijn.Er werden kleine batches van 40 gew.% hout gemaakt, maar deze vertoonden een verminderde herhaalbaarheid, terwijl batches van 30 gew.% hout het meest veelbelovend waren wat betreft gebruiksgemak.”
Het onderzoekspaper dat in dit artikel wordt besproken, is getiteld Wood Furniture Waste-Based Recycled 3-D Printing Filament.Het is co-auteur van Adam M. Pringle, Mark Rudnicki en Joshua Pearce.
Voor meer nieuws over de nieuwste ontwikkeling op het gebied van 3D-printen kunt u zich abonneren op onze 3D-printnieuwsbrief.Volg ons ook op Facebook en Twitter.
Posttijd: 07-02-2020