Perseguindo uma árvore: cientistas imprimiram objetos complexos com conteúdo recorde de celulose

Os cientistas há muito sonham em introduzir materiais com alto teor de celulose no campo da impressão 3D aditiva. Esses materiais seriam ecologicamente corretos e possuiriam várias propriedades interessantes em termos de flexibilidade e resistência. A equipe de desenvolvimento de Zurique conseguiu aumentar o conteúdo de celulose no modelo 3D para um nível recorde.

Modelos de alta celulose (Eidgenössische Technische Hochschule Zürich)

Cientistas de materiais da Escola Técnica Superior de Zurique desenvolveram um processo de fabricação com o qual foram capazes de aumentar a porcentagem de celulose em um modelo complexo impresso em uma impressora 3D para 27%. Curiosamente, o volume de fibras de celulose e nanopartículas na “tinta” para impressão foi de apenas 6% a 14%. Para aumentar o conteúdo do volume de celulose no modelo, tive que fazer um truque.
Primeiro, um modelo volumétrico foi impresso usando uma solução aquosa de celulose com baixo conteúdo. Após a impressão, o modelo foi colocado em um banho com um solvente orgânico, que fundia partículas e fibras de celulose. Ocorreu um encolhimento do modelo e, como resultado, um aumento na concentração volumétrica de celulose.
Na etapa seguinte, o modelo foi colocado em uma solução com um precursor de plástico fotossensível. Durante a evaporação, o solvente do modelo escapou e o plástico penetrou no esqueleto liberado do material. Então, sob a influência da radiação ultravioleta, o plástico endureceu e o modelo assumiu a forma final. Devido à seleção de plástico com propriedades diferentes, você pode alterar a rigidez e a resistência do modelo de flexível para durável, suportando uma carga bastante pesada.

Eidgenössische Technische Hochschule Zürich

No entanto, esta tecnologia tem uma desvantagem. A espessura da parede dos modelos 3D de celulose não pode ser superior a 5 mm. Quanto mais espessas as paredes do produto, mais uniforme o encolhimento do modelo ocorre durante o processamento com um solvente e subsequente evaporação. Isso leva à deformação do modelo. Portanto, ainda há trabalho para os pesquisadores.
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