Ученые из Мичиганского технологического университета в Хоутоне успешно изготовили древесную нить для 3D-печати из мебельных древесных отходов.
Успех был опубликован в исследовательской статье, соавтором которой является сторонник открытого исходного кода Джошуа Пирс.В документе исследуется возможность переработки мебельных отходов в древесную нить для снижения воздействия древесных отходов на окружающую среду.
По данным газеты, только в Мичигане мебельная промышленность производит более 150 тонн древесных отходов в день.
В ходе четырехэтапного процесса ученые продемонстрировали возможность изготовления древесной нити для 3D-печати из комбинации древесных отходов и пластика PLA.Смесь этих двух материалов более известна как древесно-пластиковый композит (ДПК).
На первом этапе древесные отходы были приобретены у различных компаний-производителей мебели в Мичигане.В состав отходов вошли цельные плиты и опилки МДФ, ЛДФ, меламина.
Эти твердые плиты и опилки были измельчены до микромасштаба для изготовления нити WPC.Отходы были измельчены молотком, измельчены в измельчителе древесины и просеяны с помощью вибрационного деаэратора, в котором использовалось сито с размером ячеек 80 микрон.
К концу этого процесса древесные отходы находились в порошкообразном состоянии с зернистой примесью зерновой муки.Теперь этот материал называли «порошком древесных отходов».
На следующем этапе PLA был приготовлен для смешивания с порошком древесных отходов.Гранулы PLA нагревали при температуре 210°C до тех пор, пока они не стали перемешиваемыми.Древесный порошок добавляли в расплавленную смесь PLA с варьированием массового процентного содержания древесины и PLA (мас.%) в пределах 10-40 мас.% порошка древесных отходов.
Затвердевший материал снова поместили в измельчитель древесины, чтобы подготовить его к использованию в перерабатывающем роботе с открытым исходным кодом — пластиковом экструдере для изготовления нитей.
Изготовленная нить имела диаметр 1,65 мм, что тоньше стандартной 3D-нити, доступной на рынке, т. е. 1,75 мм.
Деревянная нить была протестирована при изготовлении различных предметов, таких как деревянный куб, дверная ручка и ручка ящика.Из-за механических свойств древесной нити в 3D-принтеры Delta RepRap и Re:3D Gigabot v. GB2, использованные в исследовании, были внесены изменения.Изменения включали модификацию экструдера и контроль скорости печати.
Печать на дереве при идеальной температуре также является важным фактором, поскольку высокая температура может обуглить древесину и засорить сопло.В этом случае деревянная нить печаталась при температуре 185°C.
Исследователи показали, что древесную нить можно изготавливать из мебельных древесных отходов.Тем не менее, они подняли важные вопросы для будущих исследований.К ним относятся экономические и экологические последствия, детали механических свойств, возможность производства в промышленных масштабах.
В документе делается вывод: «Это исследование продемонстрировало технически жизнеспособную методологию переработки мебельных древесных отходов в пригодные для использования детали для 3D-печати для мебельной промышленности.Путем смешивания гранул PLA и переработанных древесных отходов была получена нить диаметром 1,65±0,10 мм, которую использовали для печати небольшого количества тестовых деталей.Этот метод, хотя и разработанный в лаборатории, может быть масштабирован для удовлетворения потребностей промышленности, поскольку этапы процесса несложны.Были созданы небольшие партии древесины с содержанием 40% по весу, но они показали меньшую повторяемость, в то время как партии с содержанием древесины 30% показали наиболее многообещающую простоту использования».
Исследовательская работа, обсуждаемая в этой статье, называется «Переработанная нить для 3D-печати на основе отходов деревянной мебели».Его соавторами являются Адам М. Прингл, Марк Рудницки и Джошуа Пирс.
Чтобы узнать больше о последних разработках в области 3D-печати, подпишитесь на нашу рассылку новостей о 3D-печати.Также присоединяйтесь к нам в Facebook и Twitter.
Время публикации: 07 февраля 2020 г.