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3D打印模仿木材的超微結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)環(huán)保制造技術(shù)

獨(dú)愛72H ? 來源:創(chuàng)想三維 ? 作者:創(chuàng)想三維 ? 2020-03-20 15:56 ? 次閱讀
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(文章來源:創(chuàng)想三維)

瑞典查爾姆斯理工大學(xué)的研究人員用木基油墨成功地進(jìn)行了3D打印,模仿了木材的獨(dú)特“超微結(jié)構(gòu)”。這項(xiàng)研究可以徹底改變綠色產(chǎn)品的制造,通過仿效木材的天然蜂窩結(jié)構(gòu),能夠創(chuàng)造源自樹木具有獨(dú)特的性質(zhì)的綠色產(chǎn)品 。

木材生長的方式由其遺傳密碼控制,這使其在孔隙度,韌性和扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度方面具有獨(dú)特的性質(zhì)。但木材在加工方面有局限性。木材與許多其他材料不同,通常無法選擇熔化或重塑木材等選項(xiàng),而是必須鋸切,刨平或彎曲。在正常的傳統(tǒng)工藝范圍之外思考,查爾姆斯理工大學(xué)的團(tuán)隊(duì)能夠提出新技術(shù)允許木材實(shí)際上通過3D打印介質(zhì)生長成最終產(chǎn)品所需的形狀。除此之外,他們還添加了半纖維素,一種來自植物的天然成分,其作用類似于膠合劑。

最近有關(guān)Chalmers研究的新聞稿中有提到,“木材在轉(zhuǎn)換為制造紙張,卡片和紡織品等產(chǎn)品的過程會(huì)破壞木質(zhì)細(xì)胞的基礎(chǔ)超微結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)。但是現(xiàn)在提出的新技術(shù)通過3D打印技術(shù),實(shí)際上可以使木材生長成最終產(chǎn)品所需的形狀?!邦A(yù)先將木漿轉(zhuǎn)化為納米纖維素凝膠,成功地解釋和數(shù)字化木材的遺傳密碼。這意味著現(xiàn)在,在印刷過程中可以精確地控制纖維素納米纖絲的排列,以實(shí)際復(fù)制木材的理想超微結(jié)構(gòu)。能夠管理方向和形狀意味著它們可以捕獲天然木材的有用特性。

隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展,世界各地的研究人員、開發(fā)人員和制造商不斷研究各種材料,令人驚訝的是,有多少種不同類型的塑料,金屬,纖維,墨水等都可以用于創(chuàng)建復(fù)雜的幾何。即使是像木材一樣獨(dú)特的材料也已被用于數(shù)字木材和復(fù)雜紋理,輪胎技術(shù)以及木材作為塑料的更好替代品的創(chuàng)新。

通過這種新的超微結(jié)構(gòu),研究人員發(fā)現(xiàn)了使用木質(zhì)復(fù)合油墨制作各種物品的潛力,包括:打包;衣服;家具;醫(yī)療保健和個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品。一旦Chalmers的研究人員獲得了這些材料,他們就準(zhǔn)備將項(xiàng)目提升到一個(gè)新的水平,因?yàn)樗麄冮_始使用墨水來“指導(dǎo)3D打印機(jī)”并創(chuàng)建一個(gè)展示木質(zhì)纖維素優(yōu)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)。

“這是制造技術(shù)的突破。它使我們能夠超越自然界限,創(chuàng)造出新的可持續(xù)綠色產(chǎn)品。這意味著現(xiàn)在已經(jīng)基于森林的那些產(chǎn)品現(xiàn)在可以在更短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行3D打印。目前在3D打印中使用的金屬和塑料可以用可再生的,可持續(xù)的替代品替代,“Paul Gatenholm教授說道,他在查爾姆斯理工大學(xué)瓦倫堡木材科學(xué)中心領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究。

新技術(shù)開辟了一個(gè)全新的可能性領(lǐng)域。與天然木材相比,木質(zhì)產(chǎn)品現(xiàn)在可以按照訂單進(jìn)行設(shè)計(jì)和“種植” - 大大縮短了時(shí)間尺度。Paul Gatenholm的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開發(fā)出一種創(chuàng)新包裝概念的原型。他們打印出蜂窩狀結(jié)構(gòu),在打印壁之間有腔室,然后設(shè)法將固體顆粒封裝在這些腔室內(nèi)。纖維素具有優(yōu)異的氧氣阻隔性能,這意味著這可能是一種有前景的方法,用于為食品或藥品創(chuàng)造氣密包裝。

“以這種方式制造產(chǎn)品可以在資源和有害排放方面節(jié)省大量資金,”Gatenholm說?!跋胂笠幌?,例如,如果我們可以開始在當(dāng)?shù)卮蛴“b,它將意味著替代當(dāng)今的行業(yè),嚴(yán)重依賴塑料和生成二氧化碳的運(yùn)輸。包裝可以按照訂單設(shè)計(jì)和制造,沒有任何浪費(fèi)?!?/p>

“植物的原料是極其可再生的,因此原料可以在較長的太空旅行期間,或在月球上或火星上生產(chǎn)。如果你正在種植食物,可能會(huì)獲得纖維素和半纖維素,” Paul Gatenholm說。Gatenholm還設(shè)想了在太空中使用其材料和產(chǎn)品的潛力,研究人員已經(jīng)在歐洲空間局(ESA)的一個(gè)研討會(huì)上成功地展示。
(責(zé)任編輯:fqj)

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