Новая технология позволяет печатать на 3D-принтере предметы из древесных материалов

Автор: Елена
27.03.2024, 12:56

Ученые из Хьюстонского университета Райса разработали новые «чернила», которые позволяют печатать предметы из дерева на 3D-принтере. Этот материал поможет сократить количество древесных отходов при производстве различных продуктов, и для его изготовления также используются отходы древесины.

Исследователи утверждают, что они первые, кто напечатал на 3D-принтере по-настоящему деревянные предметы из материала, состоящего исключительно из натуральных компонентов древесины. Помимо воды, вязкие чернила состоят из нановолокон целлюлозы, нанокристаллов целлюлозы и лигнина, органического полимера, составляющего большую часть опорной ткани растений, в том числе деревьев. И целлюлозу, и лигнин можно получить из древесных отходов, образующихся в лесной, строительной и легкой промышленности.

Объекты из таких чернил создаются с помощью процесса DIW (direct ink writing, дословно переводится как «прямое письмо чернилами»), похожего на широко используемый метод моделирования наплавлением (FDM), при котором расплавленный материал послойно выдавливается из сопла, а затем затвердевает с помощью спекания.

Процесс спекания включает лиофилизацию напечатанных объектов при -85 ºC в течение 48 часов, а затем их нагревание при 180 ºC в течение 20–30 минут. Этап нагрева превращает лигнин в «молекулярный клей», который связывает волокна и кристаллы целлюлозы. Как говорят ученые, небольшие предметы, напечатанные из этого материала, очень похожи на натуральное дерево по внешнему виду, структуре, текстуре, термостойкости и даже запаху. Они также механически прочнее натуральной бальзы, которая использовалась в качестве основы в исследовании. И в качестве дополнительного бонуса, они являются биоразлагаемыми в обычной среде.

При печати элемента используется количество чернил, необходимое для печати только его, поэтому отходы практически нулевые. Ученые признают, что этапы сублимационной сушки и нагревания являются энергоемкими, поэтому они изучают альтернативные способы получения «деревянных» чернил.

Фотоматериал: newatlas.com