Fahulladékból készül 3D nyomtató töltőanyag bútorgyártáshoz

A fejlesztés célja a hulladékcsökkentés elősegítése, arra ösztönözve a kutatókat, hogy környezettudatos módszert találjanak a fahulladék újrahasznosítására. A koncepció merőben átalakíthatja a gazdaságunk fahulladékhoz való viszonyát.

A fejlett 3D nyomtató töltőanyag a kínai Hefei Műszaki Egyetem tudósai szerint természetes fa építőkövekből áll: egy vízalapú „fatinta”, ami alkalmas különböző szerkezetek 3D nyomtatására, miközben az újrahasznosítással elősegíti a környezettudatos gyártást és az ipari vagy akár csak hobbi célú famegmunkálás hulladékának csökkentését. A tinta testre szabható, így a felhasználói teljesen a kreativitásukra hagyatkozhatnak a 3D-nyomtatott faszerkezetek készítése során.

A fahulladékot napjainkban főleg forgácslapként, tüzelőanyagként vagy mulcsként hasznosítják újra, de a kutatók inkább azt javasolják, hogy a fahulladékot alulról felfelé építkező formatervezéshez kellene használni, mivel ilyen formában a műanyag biológiailag lebomló alternatívája lehetne.

„A fát ligninre és cellulóz nanoanyagokra, vagyis olyan építőelemekre lehet bontani, amelyek a természetes fának merevséget és mechanikai szilárdságot kölcsönöznek” – jegyzik meg a Science-ben közölt tanulmányban a kutatók. A lignin és a cellulóz nanoanyagok alkotják azokat az alapvető elemeket, amelyekről jól ismert, hogy fokozzák a fa szilárdságát és merevségét. Ennek eredményeképpen a felfedezés új anyagok előtt nyitja meg az utat, és lehetővé teszi az egyedi alkalmazásokat, fenntartható módszerekkel.

A vízalapú tintát nanoanyagokból fejlesztették ki, és 3D nyomtatási eljárásban, ún. direkt tintaírásra (DIW) használták. A kinyomtatott mintát ezután fagyasztva szárították és forrópréselték, hogy javítsák a melléktermék mechanikai tulajdonságait. Ez a módszer egy hatékony módszert mutat be a természetes fa mechanikai szilárdságának növelésére.

„A nanoméretű építőelemek DIW-en keresztül történő felhasználása a fa 3D nyomtatásához potenciális és fenntartható utat kínál a fa újrahasznosítására, bonyolult faépítészethez és a mechanikai erősítések faszerkezetekbe történő integrálásához” – magyarázzák a szerzők, akik az újonnan kifejlesztett tintát a kísérletek során kis faszerkezetek, köztük miniatűr bútorok, méhsejt alakzatok és betűk előállítására alkalmazták. Leszögezték ugyanakkor, hogy a módszer további kiigazításokat igényel a 3D-nyomtatott faszerkezetek szilárdságának javításához, valamint ahhoz, hogy az anyag fenntarthatóbbá váljon.

A vízalapú, testre szabható töltőanyag alacsony sűrűségű, kiváló mechanikai tulajdonságokkal, szilárdsággal és szívóssággal rendelkezik, illetve kiemelkedő termikus méretstabilitás is jellemzi, szóval ígéretesnek tűnik a fahulladék felhasználásával történő additív gyártás innovatív fejlesztéseihez, miközben figyelembe veszi a tudósok által évtizedekkel ezelőtt kitűzött nettó nullás célokat is.

„Az egyes anyagtulajdonságok (például a szilárdság és a szívósság) közötti belső konfliktus mindazonáltal kihívássá teszi, hogy ezeket a teljesítménymutatókat széles üzemi körülmények között egyszerre valósítsák meg” – hangsúlyozzák a szerzők. Ennek lehetséges megoldására ki is dolgoztak egy „robusztus és megvalósítható stratégiát a nanoszálak nagy teljesítményű, fenntartható ömlesztett szerkezeti anyaggá történő feldolgozására”.

Gábor János

Főoldali kép: Freepik