Когда речь заходит об аддитивном производстве и используемых в нем материалах, то в первую очередь мы вспоминаем о 3D печати из полимеров или металла. Между тем, возможности этой сферы существенно расширились за последние несколько лет. Это позволяет печатать изделия из множества разных материалов: от керамики до гидрогелей со стволовыми клетками человека. Также в этом списке стоит отметить натуральное дерево, о его применении в аддитивных технологиях мы расскажем в данной статье. На сегодняшний день 3D печать из дерева становится всё более распространенной технологией из-за ее совместимости с актуальными методами печати: селективным лазерным плавлением и экструзией волокна.
Согласно недавнему исследованию журнала Nature, человечество уже потеряло 54% от общего объема лесов, ранее растущих на Земле. Вырубка лесов является одной из важнейших проблем современности, поэтому сейчас самое время задуматься о том, как оптимизировать обработку древесины. Аддитивные технологии могут стать ключом к решению этой проблемы. С их помощью реально сделать потребление дерева более экономным, так как они позволяют создавать стильные, прочные и функциональные изделия из продуктов переработки. В дальнейшем эту продукцию возможно превратить обратно в сырье для следующего цикла производства.
3D печать из дерева при помощи экструзии
Экструзия волокна является одним из наиболее распространенных способов аддитивного производства из древесины. При этом стоит отметить, что данное волокно не состоит из дерева на 100%. На самом деле оно содержит лишь 30-40% древесных волокон и 60-70% полимерного компонента в качестве связующего вещества. Весьма интересным аспектом 3D печати из дерева является тот факт, что оно способно менять цвет и структуру готовых изделий путем регулирования температуры обработки.
Например, нагрев экструдер до высокой температуры, можно печатать детали темных цветовых тонов. Впрочем, следует помнить, что этот материал легко воспламеняется, поэтому такие эксперименты требуют осторожности. Если сопло раскалится слишком сильно, а волокно не будет подаваться с достаточной скоростью, то это может повредить деталь и оборудование или даже вызвать пожар.
Главное преимущество композитного древесного волокна заключается в том, что оно имеет вид, текстуру и запах натурального дерева. Еще напечатанные из него детали легко можно резать, шлифовать и окрашивать, а также подвергать другим видам финишной обработки. Впрочем, у такой полусинтетической древесины есть и недостаток — этот материал более хрупок, чем стандартный термопластик, поэтому изделия из него легко ломаются.
В целом, созданные путем экструзии волокна детали не очень хорошо подходят для промышленных целей, но им можно найти немало других сфер применения: создание предметов интерьера, хобби и т.д. Чаще всего 3D печать из дерева используется в таких областях, как столярное и плотницкое ремесло, а также дизайн интерьеров. Из самых известных компаний-производителей древесного волокна стоит отметить Polymaker, Filamentum, FormFutura и Colorfabb.
3D печать из древесины с применением порошковых технологий
Аддитивные технологии производства изделий из древесины задействую не только экструзию волокна, но и порошковую печать. Для этих целей используется специальный порошок из древесной стружки, который обеспечивает готовым деталям песчано-зернистую структуру. Одной из самых востребованных технологий в этой сфере считают Binder Jetting (BJ, впрыск связующего вещества), которую активно популяризует известная компания Desktop Metal (DM). Начав сотрудничать с Forust, она открыла для себя новые возможности 3D печати из дерева. А также сделала его более широкодоступным, благодаря системе “Shop System Forust Edition”.
Она предназначена для 3D печати стильных, эргономичных и готовых к эксплуатации изделий из отходов деревообработки. Эта методика использует древесные опилки и связующий компонент для автоматизированной печати деталей. Используя технологию послойного нанесения материала, она позволяет быстро и точно оформлять разные изделия. В том числе с ее помощью можно изготавливать объекты со сложной геометрий, недоступные для традиционных методов производства. 3D печать из дерева методов селективного лазерного плавления — это более дорогостоящая технология, чем экструзия волокна. Впрочем, ее дороговизну оправдывает более высокое качество готовых изделий, по сравнению с FFF-печатью.
Аддитивное производство из натурального дерева не только экологично, но также очень универсально и имеет массу возможностей для применения: от исторических реставраций до разработки инновационных продуктов, недоступных для традиционных материалов. Еще данная технология является чрезвычайно доступной: автоматизация и цифровизация дают возможность использовать ее всем желающим без владения навыками работы с деревом.