Próby wydrukowania w 3D drewna

Próby wydrukowania w 3D drewna

Naukowcy z Uniwersytetu Technicznego Chalmersa w Szwecji odnieśli sukces w zakresie druku 3D tuszem pozyskiwanym z roślin. Opracowana przez nich metoda pozwala naśladować ultrastrukturę drewna, jednocześnie uzyskując dowolne kształty.

Materiały drewnopochodne byłyby pod wieloma względami zdolne do zastąpienia tych pozyskiwanych z paliw kopalnych i naruszających równowagę ekologiczną w wytwarzaniu produktów codziennego użytku. Problemem jest jednak obróbka drewna, którego kształtowanie – w przeciwieństwie do metalu i termoplastów – jest znacznie utrudnione, a przetwarzanie prowadzi do utraty jego ultrastruktury i właściwości. Metoda opracowana przez szwedzkich naukowców może pozwolić na jego obejście, a w rezultacie – na tworzenie zupełnie nowej generacji „zielonych” produktów.

Tusz do druku 3D powstał przez przekształcenie miazgi drzewnej w żel nanocelulozowy. Celuloza, jako atrakcyjny polimer naturalnego pochodzenia, była już przedmiotem licznych badań pod kątem wykorzystania w technologiach przyrostowych (jak na przykład druk 3D z octanu celulozy, zademonstrowany przez A. Johna Harta z MIT). W badaniu opublikowanym przez szwedzki zespół w Applied Materials Today przedstawiony został sposób odwzorowania układu nanofibryli celulozowych z wykorzystaniem druku 3D w taki sposób, by odtworzyć naturalny ich układ w tkankach drzewa w większej skali. W kontraście do poprzednich badań, tutaj do żelu nanocelulozowego dodano hemicelulozę, która w naturalnych warunkach działa jak klej w stosunku do komórek roślinnych. Tym sposobem naukowcy wydrukowali strukturę plastra miodu i sprawdzali wytrzymałość wydruków. Jak się okazało, miały one podobne właściwości mechaniczne do prawdziwego drewna.

Odtworzenie struktury mikroskopowej drewna oznacza możliwość uzyskania jego właściwości i może stanowić klucz do ograniczenia wykorzystywania niekorzystnych dla środowiska sztucznych polimerów. Opanowanie wykorzystania celulozy w technologiach przyrostowych może znacznie przyspieszyć wdrażanie gospodarki kołowej. Pozyskiwana z roślin i w pełni biodegradowalna, celuloza może być obiecującym materiałem do produkcji opakowań dla produktów spożywczych, kosmetyków, czy produktów przeznaczenia medycznego ze względu na nieprzepuszczalność dla tlenu. Jak tłumaczy Paul Gatenholm, takie opakowania można projektować i drukować na miejscu, ograniczając konieczność ich transportowania, emisję CO2 i produkcję odpadów. Wśród potencjalnych zastosowań wymienia – obok branży spożywczej i medycznej – również w trakcie podróży kosmicznych i prób kolonizowania Układu Słonecznego.

Entuzjazm Gatenholma związany z branżą kosmiczną nie jest nieuzasadniony. Wyniki badania zostały zaprezentowane w pracowni Europejskiej Agencji Kosmicznej. Naukowcy zdradzają, że współpracują z NASA i Florida Tech nad kolejnym projektem, obejmującym testy opracowanych materiałów w warunkach mikrograwitacji. Pozostaje jeszcze kwestia skali, w której udaje się odtworzyć układ włókien celulozy – kolejnym rozsądnym krokiem w badaniach nad wykorzystaniem jej w druku 3D „sztucznego” drewna wydaje się być próba powtórzenia badania, jednak tym razem z odtworzeniem struktury drewna w prawdziwej mikroskali.

Źródło: www.chalmers.se

Zdjęcie główne: Yen Strandqvist/Chalmers University of Technology

Kajsa Markstedt, Karl Håkansson, Guillermo Toriz, Paul Gatenholm, Materials from trees assembled by 3D printing – Wood tissue beyond nature limits,  Applied Materials Today, Volume 15, 2019, Pages 280-285, ISSN 2352-9407

KOMENTARZE

Przetwarzamy dane osobowe użytkowników witryny, zobacz szczegóły...

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close