Исследователи из Университета Райса в США разработали специальные "чернила" для 3D-печати, позволяющие создавать объекты непосредственно из древесины. Эта технология может значительно сократить объемы древесных отходов в производстве и утилизировать уже существующие, которые обычно сжигаются или вывозятся на свалки.
«Деревянные» чернила
Хотя использование древесины в 3D-печати не является новой идеей (существовали разработки на основе целлюлозы и опилок), ученые из Райса утверждают, что их методика – первая, позволяющая печатать объекты целиком из натуральных компонентов древесины.
Чернила состоят из целлюлозных нановолокон, нанокристаллов и лигнина – природного полимера, который отвечает за прочность растений. Все эти компоненты можно получать из отходов лесной, строительной и деревообрабатывающей промышленности.
Печать осуществляется методом прямой струйной печати (DIW), схожим с распространенным FDM. Однако вместо расплавления и охлаждения материала, чернила затвердевают путем сублимационной сушки при -85°C в течение 48 часов с последующим нагревом до 180°C на 20-30 минут. Нагревание превращает лигнин в своего рода "молекулярный клей", связывающий целлюлозные волокна.
Полученные объекты обладают внешним видом, структурой, текстурой, термостойкостью и даже запахом, схожими с натуральным деревом. При этом они прочнее древесины бальсы и полностью биоразлагаемы.
Зачем это нужно?
Главное преимущество – использование только необходимого количества материала. В отличие от традиционной обработки дерева, где образуются отходы, 3D-печать позволяет задействовать ровно столько «чернил», сколько требуется для создания объекта.
По словам руководителя проекта, профессора Мухаммада Рахмана, эта технология открывает путь к экологичному и инновационному производству изделий из дерева, а также к новой эре устойчивого строительства с использованием 3D-печати.
Ученые признают высокое энергопотребление процесса сушки и нагрева, поэтому ведется поиск альтернативных методов. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.
