材料

NOVUM项目,提高纤维素生物打印的可持续性

该项目由欧盟资助,是“地平线2020”计划的一部分。目前,该项目正在利用3D打印技术,从纤维素基材料中生产零部件,供多个不同行业使用。

该项目旨在通过探索纤维素作为化石材料的替代品在汽车、海洋和电气绝缘部门的应用,提高全球对资源充分性、减缓气候变化和循环经济的认识。

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。

纤维素纤维材料进行印刷

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。

纤维素被选为该项目开发的材料的基础,因为它具有天然、可持续和多种合成材料的替代潜力。当考虑纤维素和3D打印的结合时,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。

开发出来的纤维素基材料可以使用常见的3D打印技术如熔丝制造(FFF)打印,最终产品重量轻,表面光滑。在项目生命线期间,材料开发和印刷工艺将通过创建用于电气绝缘、船舶和汽车工业的组件进行演示。

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

据项目参与者说,纤维素已经是制造电气绝缘元件的一种常见原材料,然而目前的生产方法在劳动力、时间、能源和废物产生方面是低效的。通过开发一种3D打印纤维素材料的方法来创建适合这个领域的组件,参与者希望提高生产过程的效率,同时消除对模具的需要。

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。

该项目还在探索木材纤维泡沫的3D打印,以创建厚而多孔的纤维结构,不会在干燥时坍塌。虽然制作2D结构的技术已经建立,但据报道,通过增材制造3D结构是一个新领域。项目参与者正在研究3D打印工艺的最佳泡沫纤维混合,层粘合考虑,以及如何将干燥时间最小化。

该项目已经进行了成功的试验,使用挤压式喷嘴打印木纤维泡沫结构,下一步是探索如何让商用3D打印机适应这一过程。据参与者介绍,这些类型的结构的潜在应用是在建筑和运输部门作为隔音和振动的绝缘材料。

NOVUM试验生产线的设计。
NOVUM试验生产线的设计。通过Novum图像。

3D打印用纤维素

几年来,纤维素一直被用于创造更可持续的3D打印原料。在2017年,纤维素纳米晶(CNC)油墨为3D打印开发的一部分,由empa.瑞士联邦材料科学和技术实验室的一个小组试图使材料适合于生物医学应用。之后,该研究小组研究了直接用墨水书写时,施加在墨水上的纯粹压力的影响,并进行了实验调整CNC“积木”的方向在最终产品中实现不同的性质。

研究人员布里斯托尔大学浴浴大学曾经探索过4D纤维素印刷此外,纳米纤维素也被认为有这种潜力改变3D打印食品行业

别处,橡树岭国家实验室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打印材料用于大规模增材制造,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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特色的图像显示通过FDM从基于纤维素的材料印刷的灯罩3D。通过Novum图像。