材料

Novum项目提高纤维素生物制版的可持续性

,作为地平线2020程序的一部分的欧盟资助项目正在通过3D印刷生产基于纤维素的材料的组分,以便在几种不同的行业中使用。

该项目旨在通过探索纤维素作为汽车,海洋和电绝缘部门的应用的替代品,解决纤维素的越来越多的全球对资源充足性,气候变化缓解和循环经济的越来越多的全球意识。

该项目组成的10个不同的合作伙伴,涵盖各级的价值链,该项目涉及开发用于3D印刷的基于纤维素的材料,以及试验线的构造以展示印刷部件。

基于纤维素的材料颗粒,用于在Novum项目中开发的3D印刷。
基于纤维素的材料颗粒,用于在Novum项目中开发的3D印刷。照片通过Novum。

印刷纤维素基材料

该项目中开发的热塑性材料含有纤维素衍生物,纤维素粉末和生物基增塑剂,并且具有比“商业参考”更高的纤维素含量。尽管如此,它们表现出相同或更好的材料强度特性,可以根据最终用途应用的要求进行调整。

选择纤维素作为该项目在该项目中开发的材料的基础,因为它是许多合成材料的天然,可持续和多功能替代品的潜力。在考虑纤维素和3D打印的组合时,纤维素本质上不是热塑性的,这是项目参与者寻求解决的关键挑战。

可以使用常用的3D印刷技术(如熔丝丝制造)(FFF)等常用的3D打印技术打印出开发的纤维素的材料,并且端部产品是轻质的并且具有光滑的表面。在项目生命线期间,通过在电绝缘,海洋和汽车行业内部使用组件来证明材料开发和印刷过程。

电力变换电气绝缘部件的小原型,3D从纤维素的材料印刷。照片通过Novum。

多个扇区应用程序

根据项目参与者,纤维素在制造电绝缘部件的制造过程中已经是一种常见的原料,然而,根据项目参与者,在劳动力,时间,能量和废物产生的效率下,当前的生产方法效率低。通过开发一种基于3D印刷纤维素的材料来创建适合该领域的组件,参与者希望在去除对模具的需要时提高生产过程的效率。

在其他地方,巡航船舶的户外装饰元素是海洋部门内开发技术的可能用例,而在汽车领域在汽车领域可以取代化石材料,并有助于提高行业内的可持续性。

该项目还在探索木纤维泡沫的3D印刷,以产生厚度和多孔的纤维结构,在干燥时不会塌陷。虽然已经建立了在2D中制作这种结构的技术,但是通过添加剂制造在3D中创建了它们的新领域。该项目参与者正在研究3D打印过程的最佳纤维泡沫混合物,层绑定考虑因素,以及如何最小化干燥时间。

该项目已经进行了使用挤出机型喷嘴打印木纤维泡沫结构的成功试验,下一步是探索如何适应该过程的商业3D打印机。根据参与者,这些类型的结构的潜在应用位于建筑和运输部门内作为声音和振动的绝缘材料。

为Novum试点设计设计。
为Novum试点设计设计。通过Novum图像。

3D打印用纤维素

已经在纤维素内使用了几年的更可持续的3D印刷原料。2017年,纤维素纳米晶(CNC)油墨对于3D打印作为由此进行的项目的一部分开发empa.是一群瑞士联邦材料科学技术的群体,该技术旨在呈现适合生物医学应用的材料。本集团自从使用直接墨水写入挤出时研究了纯粹应力施加到墨水的影响,并进行了实验调整CNC“构建块”的方向在最终产品中实现不同的性质。

研究人员来自布里斯托尔大学浴浴大学以前探讨过潜力4D纤维素印刷,使用3D印刷墨水,该墨水利用纤维素纤维以响应于水而变换,并且还被鉴定为具有潜力的纳米纤维素改变3D印刷食品行业

别处,橡树岭国家实验室(Ornl)缅因大学在美国联邦资助中获得了2000万美元的创造基于生物的3D可印刷材料对于大型添加剂制造,包括使用纤维素纳米纤维。

通过FDM从基于纤维素的材料印刷的灯罩3D。照片通过Novum。
通过FDM从基于纤维素的材料印刷的灯罩3D。照片通过Novum。

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特色图片显示通过FDM从基于纤维素的材料印刷的灯罩3D。通过Novum图像。