Naukowcom z Michigan Technology University w Houghton udało się wyprodukować włókno drzewne nadające się do druku 3D z odpadów drewnianych z mebli.
Sukces został opublikowany w artykule badawczym, którego współautorem jest mistrz open source Joshua Pearce.W artykule zbadano możliwość recyklingu odpadów meblowych w celu uzyskania włókien drzewnych w celu ograniczenia wpływu odpadów drzewnych na środowisko.
Według gazety przemysł meblarski w samym stanie Michigan wytwarza dziennie ponad 150 ton odpadów drzewnych.
W czteroetapowym procesie naukowcy wykazali możliwość wytwarzania w drukarce 3D włókien drzewnych z połączenia odpadów drzewnych i tworzywa sztucznego PLA.Mieszanka tych dwóch materiałów jest lepiej znana jako kompozyt drewno-plastik (WPC).
W pierwszym etapie pozyskano odpady drzewne od różnych firm produkujących meble w Michigan.Odpadami były płyty lite oraz trociny z płyt MDF, LDF i melaminy.
Te stałe płyty i trociny zredukowano do poziomu mikroskali w celu przygotowania włókna WPC.Materiał odpadowy zmielono młotkowo, zmielono w rębaku do drewna i przesiano przy użyciu urządzenia odpowietrzającego wibracyjnego, w którym zastosowano przesiewacz o średnicy oczek 80 mikronów.
Pod koniec tego procesu odpady drzewne miały postać proszku z ziarnistą zawartością mąki zbożowej.Materiał ten nazywano teraz „proszkiem z odpadów drzewnych”.
W kolejnym etapie przygotowano PLA do zmieszania z proszkiem z odpadów drzewnych.Peletki PLA ogrzewano w temperaturze 210°C, aż stały się podatne na mieszanie.Do stopionej mieszanki PLA dodano proszek drzewny w różnym stopniu wagowym drewna do PLA (% wag.) w zakresie od 10% wag. do 40% wag. proszku z odpadów drzewnych.
Zestalony materiał ponownie umieszczono w rębaku do drewna, aby przygotować go do pracy z robotem recyklingowym typu open source, czyli wytłaczarką do tworzyw sztucznych do wytwarzania włókien.
Wytworzony żarnik miał 1,65 mm i był cieńszy niż standardowy żarnik 3D dostępny na rynku, tj. 1,75 mm.
Włókno drewniane testowano poprzez wytwarzanie różnych przedmiotów, takich jak drewniana kostka, klamka i uchwyt szuflady.Ze względu na właściwości mechaniczne włókien drzewnych, w badaniach wykorzystano drukarki 3D Delta RepRap i Re:3D Gigabot v. GB2.Zmiany obejmowały modyfikację ekstrudera oraz kontrolę prędkości druku.
Drukowanie drewna w idealnej temperaturze jest również ważnym czynnikiem, ponieważ wysoka temperatura może zwęglić drewno i zatkać dyszę.W tym przypadku włókno drewniane zostało wydrukowane w temperaturze 185°C.
Naukowcy wykazali, że praktyczne jest wytwarzanie włókien drzewnych z odpadów drewna meblowego.Podnieśli jednak istotne kwestie do przyszłych badań.Obejmowały one wpływ ekonomiczny i środowiskowy, szczegóły właściwości mechanicznych, możliwość produkcji na skalę przemysłową.
W artykule podsumowano: „badanie to wykazało wykonalną technicznie metodologię przetwarzania odpadów drewnianych mebli w nadające się do druku części nadające się do druku 3D dla przemysłu meblarskiego.Przez zmieszanie granulatu PLA i odpadów drzewnych z recyklingu wytworzono włókno o średnicy 1,65 ± 0,10 mm, które wykorzystano do wydrukowania niewielkiej liczby części testowych.Metodę tę opracowano w laboratorium, ale można ją skalować w celu spełnienia potrzeb przemysłu, ponieważ etapy procesu są nieskomplikowane.Powstały małe partie drewna o zawartości 40% wag., ale ich powtarzalność była ograniczona, podczas gdy partie drewna o zawartości 30% wag. były najbardziej obiecujące pod względem łatwości użycia.
Artykuł badawczy omówiony w tym artykule nosi tytuł Filament do drukowania 3D na bazie odpadów drewnianych z recyklingu.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 poświęconego drukowi 3D.Dołącz do nas także na Facebooku i Twitterze.
Czas publikacji: 07 lutego 2020 r