Michigan Tech Researchers Recycle Wood Furniture Waste to Composite 3D Printing Material

Trio naukowców z Michigan Technological University opublikowało ostatnio pracę zatytułowaną "Trójwymiarowe włókno drukarskie z odzysku na bazie odpadów z drewna", która ma na celu przekonać się, w jaki sposób można wykorzystać odpady z mebli drewnianych, a następnie wykorzystać je do materiał kompozytowy z drewna polimerowego (WPC), jako materiał do drukowania 3D dla mebli budowlanych.

Streszczenie brzmi: "Przemysł meblarski w stanie Michigan produkuje> 150 ton odpadów drzewnych dziennie, które można wykorzystać do produkcji kompozyt z polimeru drzewnego (WPC). W niniejszym badaniu zbadano możliwości wykorzystania odpadów z mebli jako surowca do drukarek 3-D do produkcji elementów mebli. Proces ten obejmuje: rozdrabnianie / mielenie odpadów skrawków wykonanych zarówno z LDF / MDF / LDF, jak i melaminy / płyt wiórowych / papieru impregnowanych żywicami fenolowymi; wstępne mieszanie proszku na bazie drewna z biopolimerowym kwasem mlekowym (PLA), wytłaczanie dwa razy za pomocą otwartych urządzeń do recyklingu w celu wytworzenia homogenicznego drukującego w 3D włókna WPC i drukowanie za pomocą 3-D drukarek z otwartym źródłem FFF. Wyniki wskazują, że istnieje znacząca szansa na zastosowanie kompozytowych WPC na bazie odpadów do zastosowania jako włókno drukarskie trójwymiarowe. "

Podczas gdy dużo drewna jest marnowane poprzez spalanie go, lepiej jest go podnieść do WPC, które zawierają składnik drewna w formie cząstek wewnątrz matrycy polimerowej. Materiały te mogą pomóc obniżyć koszty i wpływ na środowisko, a także oferują większą wydajność.

"Istnieje szeroki zakres technik modyfikacji drewna, obejmujących aktywne modyfikacje, takie jak obróbka termiczna lub chemiczna, lub modyfikacja pasywna , która zmienia właściwości fizyczne, ale nie strukturę biochemiczną "- napisali naukowcy. "Jednak WPC wciąż mają ograniczenia ze względu na metody produkcji, takie jak produkcja materiałów odpadowych lub produkcja zależna od orientacji, które mogą zostać złagodzone dzięki alternatywnym technikom wytwarzania, takim jak produkcja dodatków."

Podczas gdy wielu producentów kompozytów PLA Już na rynku, aby wytwarzać dziewicze, oparte na drewnie włókna drukarskie 3D, badanie Michigan Tech zbadało wykorzystanie odpadów z mebli drewnianych jako surowca drukującego 3D dla włókna WPC, które następnie można wykorzystać do tworzenia nowych elementów mebli.

"W procesie stosuje się rozdrabnianie i frezowanie dwóch odpadów z mebli - skrawków złomu wykonanych zarówno z LDF / MDF / LDF (gdzie LDF jest wypełnieniem o niskiej gęstości i MDF o średniej gęstości), jak i melaminy / płyt wiórowych / papieru impregnowanych żywicami fenolowymi. Stosuje się proces wstępnego mieszaniadla powstałego na bazie drewna proszku z granulkami PLA "- napisali naukowcy. "Ten materiał jest wytłaczany dwukrotnie przez pojemnik z otwartym źródłem, aby wytworzyć jednorodne włókno drukowe do druku trójwymiarowego w ułamkach objętościowych drewna: PLA od 10: 100 do 40: 100. Włókno jest testowane w przemysłowej 3-D drukarce z otwartym źródłem FFF. Wyniki są przedstawione i omówione w celu przeanalizowania możliwości produkcji kompozytowych włókien ciągłych na bazie odpadów. "

Zespół otrzymał odpady drewna w postaci trocin i materiałów sypkich od kilku firm produkujących meble i ukończył niektóre z nich. ważne kroki w celu przekształcenia odpadów drzewnych w WPC dla filamentu do drukowania 3D:

Następnie materiał został załadowany do drukarki 3D RepRap delta, a także do drukarki 3D Re-3D Gigabot, aby stworzyć pokrętło szuflady o wysokiej rozdzielczości "przymocowane do zadrukowanego drewnianego bloku za pomocą wkrętu do drewna, przewleczonego przez wstępnie zadrukowany otwór."

"Wkręt do drewna został łatwo przekręcony przez oba obiekty za pomocą śrubokręta krzyżakowego i wynikające połączenie wytrzymywało normalne siły oczekiwane w codziennym użytkowaniu. Dodatkowo, dzięki elastyczności trójwymiarowych kierunków drukowania, unikalne lub spersonalizowane powierzchnie mogą być drukowane na obiektach "- napisali naukowcy.

" Pokazują to poszczególne geometrie lub kierunki drukowania, które mogą być modyfikowane bezpośrednio przez zmianę kodu, lub wygodniej, poprzez zmianę parametrów w programach krajalnicy. Umożliwia to personalizację na dużą skalę nie tylko elementów mebli z drewnem, ale także dowolnej drukowanej części 3D z wykorzystaniem recyklowanych kompozytów z tworzyw sztucznych na bazie odpadów. "

Po uzyskaniu zoptymalizowanego profilu drukowania 3D odzyskane odpady z drewnianych mebli oparty na filtrze WPC był w stanie produkować części bez zbyt wielu błędów. Jednak w porównaniu z czystym materiałem PLA CD3D . Występowała większa częstotliwość zatykania włókien i zatkania dyszy. < p> "Badanie to wykazało technicznie wykonalną metodologię upcyklingu drewnianych odpadów meblarskich na nadające się do zastosowania 3-D części do druku dla przemysłu meblarskiego" - podsumowali naukowcy. "Mieszając granulki PLA i odzyskany odpad drzewny, wyprodukowano filament o średnicy 1,65 ± 0,10 mm i wykorzystano do wydrukowania małej różnorodności testowanych części. Ta metoda opracowana w laboratorium może być skalowana do potrzeb przemysłu, ponieważ etapy procesu są nieskomplikowane. Stworzono małe partie z 40% drewna, ale wykazały one zmniejszoną ilośćpowtarzalność, podczas gdy partie z 30% wag. drewna okazały się najbardziej obiecujące i łatwe w użyciu. "

Naukowcy napisali, że dalsze prace nad stworzeniem włókna WPC opartego na odpadach powinny obejmować ilościowe określenie właściwości mechanicznych materiału po pierwszym cyklu, a następnie porównując go z innymi materiałami, takimi jak czysty PLA i modyfikowany proszek z włókien drzewnych. Dodatkowo, sprzęt przemysłowy i zgrupowane dysze drukujące 3D powinny zostać ocenione pod kątem zwiększenia skali procesu.