Печатаем дерево: применение специальных чернил для изготовления ПРЕДМЕТОВ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ НА 3D-ПРИНТЕРЕ!

Многие слышали о технологии объемной печати, появившейся во второй половине прошлого столетия. Однако не все имеют представление о ее возможностях и тем более материалах, позволяющих изготавливать твердые объекты. Недавно получившая популярность 3D-печать использует в качестве основы цифровые модели и на их базе создает объемные изделия путем послойного воспроизведения.

Специалистам известно, что для печатания 3D-моделей используются различные материалы, ставшие сегодня традиционными для данной технологии.

Объемное наращивание осуществляется пластиком, гидрогелем, фотополимерами, металлическим порошком, нейлоном, акрилом, бумагой, гипсом и бетоном. Сегодня ученые научились выполнять объемное воспроизведение даже льдом, живыми клетками и шоколадом. Однако технологии постоянно совершенствуются, и недавно шведским ученым удалось завершить создание специальных 3D-чернил на базе древесных волокон.

Исследования выполнялись в технологическом университете Чалмерса, находящимся в шведском городе Гетеборге. Что же удалось разработать шведским исследователям?

Как удается имитировать древесные волокна с использованием метода 3D-печати?

До появление шведских 3D-чернил, позволяющих воспроизводить текстуру древесины, специалистами исследовательских центров уже велись работы в данном направлении. На различных Интернет-ресурсах периодически появлялись фотографии объемных распечаток на основе пластика, в который добавлялся древесный наполнитель. Текстура готовых изделий лишь отдаленно имитировала натуральную древесину и внешне были похожа на поверхность древесностружечных плит.

Благодаря чередованию температурных режимов в процессе послойного наращивания удалось добиться изменения цвета и создать текстуру похожую на годовые кольца, которые обычно видны на срезе спиленных деревьев. Полученные распечатки имели схожесть с настоящим деревом благодаря применению двух видов пластика, отличающихся цветом. Технология также позволяла выполнять прорисовку годовых колец в модели без чередования температуры во время 3D-печати.

Научные разработки продолжались, и изобретателем Каем Парти был разработан специальный состав для пространственной печати на основе древесных волокон. Волокна состояли из полимерного материала, имевшего схожесть с полиактидом (PLA), и древесного наполнителя. В результате разработок удалось добиться получения из комбинированного материала твердых моделей, имевших запах свежеспиленной древесины.

Шведскими учеными были проанализированы достоинства и слабые стороны применяемых для воспроизведения древесины материалов и технологий. Выяснилось, что использование геля на базе наноцеллюлозы в качестве материала для изготовления рабочей смеси не является оптимальным решением. Из-за наличия в наноцеллюлозе крошечных волокон, выделенных из природной древесины, полученные в результате печати предметы были недостаточно пористыми и прочными. Изделия не отвечали требованиям и по ряду других показателей, характерных для натуральной древесины.

Для решения проблемы была задействована группа ведущих шведских ученых и специалистов, известных в области 3D-моделирования. В результате длительных экспериментов исследователи пришли к решению добавить в рабочую смесь новый ингредиент — гемицеллюлозу, которая является естественным компонентом клеток растительного происхождения. Являясь инновационным материалом с повышенными клеящими свойствами, гемицеллюлоза обеспечивала скрепление целлюлозных волокон за счет повышения адгезии, а также повышала прочность изготовленных объектов.

Кроме того, ученым удалось оцифровать генетические коды природной древесины и ввести полученную информацию в программу, благодаря которой функционирует 3D-принтер. Результат превзошел все ожидания! Появилась возможность точного контроля расположения нановолокон во время печати различных предметов, имеющих простую и сложную форму. В итоге структуру полученных моделей сложно отличить от натурального дерева.

В недалеком будущем можно будет использовать эту технологию для создания множества различных предметов, начиная с упаковочной тары и заканчивая мебелью, идентичной натуральной. Кроме того, благодаря печатанию принтером полностью готовых изделий, не будет необходимости в их дополнительной обработке с помощью энергоемких деревообрабатывающих станков.

Применение в составе смеси целлюлозы, полученной из древесных отходов, является прогрессивным решением. Ведь это позволит в дальнейшем 3D-древесине заменить ряд менее экологичных материалов на базе углеводородов. Научные разработки гетерборгских исследователей позволили сделать новый шаг в технологии 3D-печати.