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密歇根技术研究人员将废弃木制家具回收为复合3D打印材料

导读: 从艺术品、乐器和渔船到换档旋钮、手机配件,甚至3D打印机,木质材料已经被用作3D打印材料。它是一种有价值的可再生资源,可以储存碳并且易于回收利用,那么我们为什么不考虑在3D打印项目中使用它呢?

从艺术品、乐器和渔船到换档旋钮、手机配件,甚至3D打印机,木质材料已经被用作3D打印材料。它是一种有价值的可再生资源,可以储存碳并且易于回收利用,那么我们为什么不考虑在3D打印项目中使用它呢?

据了解,最近,密歇根理工大学的三位研究人员发表了一篇名为“木质废旧家具再生3D打印材料 ”的论文,该论文旨在探讨使用废弃木质家具,将其回收制作成木质聚合物复合材料(WPC)的可行解决方案。 木质聚合物复合材料可作为建筑家具的3D打印原料。

摘要中写道:“密歇根家具业每天能产生超过150吨的木质废料,并可以升级为木质聚合物复合材料。该研究调查了使用家具废物作为3D打印机材料生产家具部件的可行性。该工艺涉及将木基粉末与生物聚合物聚乳酸(PLA)预混合,通过开源再循环机器挤出两次以制造均匀可3D打印的木质聚合物复合材料,并使用基于开源的FFF 3D打印机进行打印。结果表明,基于废物的复合材料WPC可作为3D打印材料使用。”

大量的木材通过燃烧而浪费,但将其制作成木质聚合物复合材料(WPC在聚合物基质内含有颗粒形式的木质组分),有助于降低成本和环境影响,并能提供更好的性能。

密歇根技术研究人员将废弃木制家具回收为复合3D打印材料

A)3D打印层高0.15毫米的抽屉旋钮 B)完成的抽屉旋钮课连接在木块的左侧

研究人员写道:“木材的修饰技术种类繁多,包括热处理或化学处理等主动修饰或被动修饰,这些改变物理性质而非生化结构。然而,由于生产方法,例如生产废料或取向依赖制造,WPC仍然存在局限性,这可以通过增材制造等替代制造技术得到缓解。”

虽然许多PLA复合材料制造商已经在市场上生产原始的基于木材的3D打印材料,但密歇根理工学院的研究调查使用木制家具废料作为3D打印材料也可用于制造新的家具组件。

密歇根技术研究人员将废弃木制家具回收为复合3D打印材料

个性化抽屉把手的表面轮廓

据悉,该研究团队从几家家具制造公司获得了木屑和散装的木质废料,将木材废料转变为3D打印材料:

从宏观和中观尺度缩小到微尺度;

将精细的木基填料与基质聚合物混合;

将原料挤出成均匀厚度和密度的长丝。

然后,将材料装入delta RepRap 3D打印机以及开源Re:3D Gigabot 3D打印机,制作出高分辨率抽屉旋钮,最终通过使用穿过木螺钉连接到木块上。

研究人员还写道:“使用十字螺丝刀可以轻松地将木螺钉穿过两个物体,并可以承受日常使用中的正常力量。此外,由于3D打印方向的灵活性,可以在物体上打印上个性化的表面。”

通过优化3D打印配置文件,可以精确生产零件。然而,与纯PLA相比,这种由回收家具制成的材料堵塞喷嘴的频率更高。

密歇根技术研究人员将废弃木制家具回收为复合3D打印材料

“这项研究证明了将废弃木材升级为可用于家具行业的3D打印部件是可行的。”研究人员总结道。“通过混合PLA颗粒和回收的木材废料,能生产出直径为1.65±0.10 mm的长丝,并用于3D打印测试部件。在实验室中开发的该方法也可以按比例放大以满足工业需求,因为工艺步骤不复杂。”

研究人员写道,制造废弃WPC材料的进一步工作应包括在第一次循环后量化材料的机械性能,然后将其与其他材料(如纯PLA和改性木纤维粉末)进行比较。

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