Biomaterial printing with cellulose-based materials

NOVUM patrocina la vertical de Bioimpresión para la próxima cumbre de la industria en línea AMS de 3DPrint.com (9-10 de febrero de 2021). Además, Heli Kangas , Gerente de Tecnología para Procesamiento y Productos de Biomasa en el Centro de Investigación Técnica VTT de Finland Ltd., hablará en AMS 2021.

A medida que aumenta la conciencia sobre la suficiencia de recursos, la mitigación del cambio climático y la circularidad de los materiales a nivel mundial, muchos sectores industriales han dirigido su atención hacia soluciones novedosas para el reemplazo de materiales basados ​​en fósiles. La celulosa como material natural, sostenible y versátil es un reemplazo potencial para muchos materiales sintéticos. Además, la celulosa tiene muchas propiedades inherentes únicas que la hacen interesante para nuevos tipos de aplicaciones, más allá de las obvias como papel y cartón. Sin embargo, al considerar la combinación de celulosa y fabricación aditiva, un desafío es dolorosamente obvio: la celulosa no es termoplástica por naturaleza.


Granulado de material a base de celulosa para impresión 3D desarrollado en el proyecto NOVUM.

Este desafío se está abordando actualmente en un proyecto financiado por la UE NOVUM, cuyo objetivo es construir una línea piloto adecuada para producir componentes a partir de materiales a base de celulosa mediante la fabricación aditiva para diversas aplicaciones. Durante la vida útil del proyecto, el proceso se demostrará para las industrias de aislamiento eléctrico, marina y automotriz. Para los componentes de aislamiento eléctrico, la celulosa es una materia prima común, pero el método de producción de última generación es bastante ineficiente en términos de mano de obra, tiempo, energía y generación de residuos. La fabricación aditiva presenta una tecnología atractiva para impulsar el proceso y permitir un proceso en el que no se necesitan moldes. Para la industria marina, el caso de uso sería algo completamente nuevo: la impresión a pedido de elementos decorativos para exteriores para cruceros.

Pequeño prototipo de componente de aislamiento eléctrico para energía transformada, impreso en 3D a partir de los materiales a base de celulosa.

Los materiales termoplásticos a base de celulosa desarrollados en el proyecto contienen derivados de celulosa, polvos de celulosa y plastificantes de base biológica. Tienen un contenido de celulosa más alto (hasta un 60%) que las referencias comerciales pero las propiedades de resistencia del material están al mismo nivel o incluso mejores. Las propiedades del material se pueden ajustar de acuerdo con los requisitos de la aplicación de uso final cambiando los componentes en las formulaciones o las proporciones respectivas de los diversos componentes. Los materiales tienen una capacidad de impresión excelente mediante el uso de tecnologías de impresión comúnmente disponibles, como el modelado por deposición fundida (FDM) o la fabricación de filamentos fundidos (FFF), y son livianos y tienen una superficie lisa.

Pantalla de lámpara impresa en 3D a partir de materiales a base de celulosa por FDM.

Otro enfoque interesante innovado en el proyecto es la impresión de espumas de fibra de madera en formas 3D. Con la formación de espuma, es posible generar estructuras fibrosas gruesas y voluminosas, que no se colapsan al secarse, gracias a la porosidad que genera el aire. La producción de estructuras 2D es una tecnología establecida, pero la generación de estructuras en 3D requirió cierta innovación, ya que se deseaba el procesamiento sin moldes. Las preguntas de investigación más importantes estaban relacionadas con la mezcla: cómo generar una mezcla homogénea de fibra y espuma para la impresión, la química de la espuma, cómo establecer una unión adecuada entre capas y el secado, cómo minimizar el tiempo y la energía de secado de las espumas espesas Las pruebas con una boquilla tipo extrusora han tenido éxito y el siguiente paso será estudiar cómo se puede adaptar una impresora comercial para imprimir espumas fibrosas.

Diseño para la línea piloto NOVUM

Este trabajo ha recibido financiación de la Comisión Europea Horizonte 2020 / SPIRE, número de propuesta: 768604, acrónimo de la propuesta: NOVUM

Puedes leer todo el artículo en el siguiente enlace:  https://www.vttresearch.com/en/news-and-ideas/vtt-modifies-cellulose-based-materials-3d-printing-components-electrical-insulation

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