3D打印模仿木材的超微結構以實現環保制造技術

http://www.wandqa.cn2019年07月05日 17:10教育裝備網

　　瑞典查爾姆斯理工大學的研究人員用木基油墨成功地進行了3D打印，模仿了木材的獨特“超微結構”。這項研究可以徹底改變綠色產品的制造，通過仿效木材的天然蜂窩結構，能夠創造源自樹木具有獨特的性質的綠色產品。

　　木材生長的方式由其遺傳密碼控制，這使其在孔隙度，韌性和扭轉強度方面具有獨特的性質。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，而是必須鋸切，刨平或彎曲。

　　在正常的傳統工藝范圍之外思考，查爾姆斯理工大學的團隊能夠提出新技術允許木材實際上通過3D打印介質生長成最終產品所需的形狀。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。

　　(實木組織和3D打印版的顯微鏡圖像顯示了研究人員如何模仿真實木材的細胞結構。印刷版的尺寸更大，便于處理和顯示，但研究人員能夠以任何規模進行印刷)

　　最近有關Chalmers研究的新聞稿中有提到，“木材在轉換為制造紙張，卡片和紡織品等產品的過程會破壞木質細胞的基礎超微結構或結構。但是現在提出的新技術通過3D打印技術，實際上可以使木材生長成最終產品所需的形狀。“

　　(Paul Gatenholm教授)

　　預先將木漿轉化為納米纖維素凝膠，成功地解釋和數字化木材的遺傳密碼。這意味著現在，在印刷過程中可以精確地控制纖維素納米纖絲的排列，以實際復制木材的理想超微結構。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打印技術的發展，世界各地的研究人員、開發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建復雜的幾何。即使是像木材一樣獨特的材料也已被用于數字木材和復雜紋理，輪胎技術以及木材作為塑料的更好替代品的創新。

　　通過這種新的超微結構，研究人員發現了使用木質復合油墨制作各種物品的潛力，包括：

　　● 打包

　　● 衣服

　　● 家具

　　● 醫療保健和個人護理產品

　　一旦Chalmers的研究人員獲得了這些材料，他們就準備將項目提升到一個新的水平，因為他們開始使用墨水來“指導3D打印機”并創建一個展示木質纖維素優點的結構。

　　“這是制造技術的突破。它使我們能夠超越自然界限，創造出新的可持續綠色產品。這意味著現在已經基于森林的那些產品現在可以在更短的時間內進行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，可持續的替代品替代，“Paul Gatenholm教授說道，他在查爾姆斯理工大學瓦倫堡木材科學中心領導了這項研究。

　　新技術開辟了一個全新的可能性領域。與天然木材相比，木質產品現在可以按照訂單進行設計和“種植” - 大大縮短了時間尺度。

　　Paul Gatenholm的團隊已經開發出一種創新包裝概念的原型。他們打印出蜂窩狀結構，在打印壁之間有腔室，然后設法將固體顆粒封裝在這些腔室內。纖維素具有優異的氧氣阻隔性能，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造氣密包裝。