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3D資訊
首頁 > 資訊中心科學(xué)家將白蟻廢物利用到山東青島3D打印材料的循環(huán)經(jīng)濟(jì)
發(fā)布時間：2021-03-01
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3D打印材料，該材料采用了白蟻和昆蟲垃圾。
喂食后，利用微小蟲子留下的粉狀木屑和糞便，科學(xué)家能夠配制出一種獨特的循環(huán)經(jīng)濟(jì)原料，該原料可以通過粘合劑噴射3D打印而無需任何聚合物添加劑。這種生物基材料生產(chǎn)的零件強度低但尺寸精度高，因此潛在地使其成為將來創(chuàng)建環(huán)保細(xì)絲結(jié)構(gòu)的理想選擇。
研究人員設(shè)法使用白蟻frass對尺寸為200μm的立方結(jié)構(gòu)進(jìn)行3D打印
從糞便到原料
隨著世界繼續(xù)尋求可持續(xù)的制造解決方案，行業(yè)內(nèi)經(jīng)常吹捧3D打印比傳統(tǒng)生產(chǎn)方法更環(huán)保。盡管如此，油基光敏聚合物的廣泛使用仍然是對該技術(shù)綠色環(huán)保的挑戰(zhàn)，并且有必要創(chuàng)造一種循環(huán)替代品。
天然原料不僅對地球有好處，而且使用戶能夠在生產(chǎn)過程中及早確定產(chǎn)品的生命周期，并相應(yīng)地調(diào)整產(chǎn)量。也可以通過回收工廠現(xiàn)場的垃圾來配制這種自釀材料，從而使其具有成本效益和可持續(xù)發(fā)展的潛力。
考慮到粘合劑噴射幾乎可以處理所有粉狀原料，該技術(shù)通常被用作測試這種新型配方的一種手段。然而，將這些材料精煉成具有適當(dāng)粒度的粉末仍然是挑戰(zhàn)。為了解決這個問題，德國科學(xué)家因此確定了一種新近優(yōu)化的顆粒，但使用的可能性極小：白蟻。
這種昆蟲的消化系統(tǒng)將不均勻的木材轉(zhuǎn)化為緊密的纖維素-木質(zhì)素混合物，事實證明，這種混合物無需進(jìn)一步處理即可用于3D打印。盡管以前的木材原料需要打印聚合物添加劑或使用其他粘合相，但白蟻無須使用，這使其易于加工。
科學(xué)家的3D打印立方結(jié)構(gòu)具有較低的堆積密度
用白蟻渣進(jìn)行3D打印
為了創(chuàng)建他們的材料，科學(xué)家們飼養(yǎng)了一個小型的歐洲鉆房（EHBs）和白蟻農(nóng)場，在收集糞便的同時喂養(yǎng)了六個月。事實證明，所有白蟻的六面丸狀糞便大小都幾乎相同，并具有出色的流動性，使其成為制造均勻?qū)拥睦硐脒x擇。
一旦獲得了足夠的原材料，該團(tuán)隊便使用了商用3D打印機(jī)的熱固化站，將它們與ExOne粘合劑進(jìn)行交聯(lián)，從而產(chǎn)生了一組立方試樣。有趣的是，通過更改系統(tǒng)的粘合劑飽和度參數(shù)，研究人員能夠確定孔隙度可調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)的傳遞比率。
就層厚度而言，白蟻糞便可以實現(xiàn)的最佳重現(xiàn)性結(jié)果為800μm，而EHB在100μm時更為精確。同樣，該小組的骰子狀結(jié)構(gòu)的尺寸精度約為200μm，但除了包裝密度低外，還存在過飽和的問題。
結(jié)果，該零件顯示出較低的機(jī)械強度，盡管科學(xué)家們認(rèn)為滲透可以增強其堅固性，但他們也承認(rèn)其材料不適合打印“即用型物品”。盡管如此，研究人員仍然認(rèn)為EHB frass具有作為制造細(xì)絲結(jié)構(gòu)原料的潛力，但需要通過后處理進(jìn)行強化。
喂食后，利用微小蟲子留下的粉狀木屑和糞便，科學(xué)家能夠配制出一種獨特的循環(huán)經(jīng)濟(jì)原料，該原料可以通過粘合劑噴射3D打印而無需任何聚合物添加劑。這種生物基材料生產(chǎn)的零件強度低但尺寸精度高，因此潛在地使其成為將來創(chuàng)建環(huán)保細(xì)絲結(jié)構(gòu)的理想選擇。
研究人員設(shè)法使用白蟻frass對尺寸為200μm的立方結(jié)構(gòu)進(jìn)行3D打印
從糞便到原料
隨著世界繼續(xù)尋求可持續(xù)的制造解決方案，行業(yè)內(nèi)經(jīng)常吹捧3D打印比傳統(tǒng)生產(chǎn)方法更環(huán)保。盡管如此，油基光敏聚合物的廣泛使用仍然是對該技術(shù)綠色環(huán)保的挑戰(zhàn)，并且有必要創(chuàng)造一種循環(huán)替代品。
天然原料不僅對地球有好處，而且使用戶能夠在生產(chǎn)過程中及早確定產(chǎn)品的生命周期，并相應(yīng)地調(diào)整產(chǎn)量。也可以通過回收工廠現(xiàn)場的垃圾來配制這種自釀材料，從而使其具有成本效益和可持續(xù)發(fā)展的潛力。
考慮到粘合劑噴射幾乎可以處理所有粉狀原料，該技術(shù)通常被用作測試這種新型配方的一種手段。然而，將這些材料精煉成具有適當(dāng)粒度的粉末仍然是挑戰(zhàn)。為了解決這個問題，德國科學(xué)家因此確定了一種新近優(yōu)化的顆粒，但使用的可能性極小：白蟻。
這種昆蟲的消化系統(tǒng)將不均勻的木材轉(zhuǎn)化為緊密的纖維素-木質(zhì)素混合物，事實證明，這種混合物無需進(jìn)一步處理即可用于3D打印。盡管以前的木材原料需要打印聚合物添加劑或使用其他粘合相，但白蟻無須使用，這使其易于加工。
科學(xué)家的3D打印立方結(jié)構(gòu)具有較低的堆積密度
用白蟻渣進(jìn)行3D打印
為了創(chuàng)建他們的材料，科學(xué)家們飼養(yǎng)了一個小型的歐洲鉆房（EHBs）和白蟻農(nóng)場，在收集糞便的同時喂養(yǎng)了六個月。事實證明，所有白蟻的六面丸狀糞便大小都幾乎相同，并具有出色的流動性，使其成為制造均勻?qū)拥睦硐脒x擇。
一旦獲得了足夠的原材料，該團(tuán)隊便使用了商用3D打印機(jī)的熱固化站，將它們與ExOne粘合劑進(jìn)行交聯(lián)，從而產(chǎn)生了一組立方試樣。有趣的是，通過更改系統(tǒng)的粘合劑飽和度參數(shù)，研究人員能夠確定孔隙度可調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)的傳遞比率。
就層厚度而言，白蟻糞便可以實現(xiàn)的最佳重現(xiàn)性結(jié)果為800μm，而EHB在100μm時更為精確。同樣，該小組的骰子狀結(jié)構(gòu)的尺寸精度約為200μm，但除了包裝密度低外，還存在過飽和的問題。
結(jié)果，該零件顯示出較低的機(jī)械強度，盡管科學(xué)家們認(rèn)為滲透可以增強其堅固性，但他們也承認(rèn)其材料不適合打印“即用型物品”。盡管如此，研究人員仍然認(rèn)為EHB frass具有作為制造細(xì)絲結(jié)構(gòu)原料的潛力，但需要通過后處理進(jìn)行強化。