新しい3Dプリント技術によりバイオベースの複合部品の開発が可能に

新しい3Dプリント技術によりバイオベースの複合部品の開発が可能に
出典:中国複合材

ドイツ繊維研究所は、Arburg GmbH + Co KG(ドイツ)と共同で、持続可能なバイオベースの繊維強化複合材料の製造のためのエネルギー効率と材料効率に優れた 3D 印刷プロセスの開発に取り組んでいます。

天然繊維複合材では、コラーゲンやセルロース繊維などの強化繊維が、リグニン、ヘミセルロース、コラーゲンのマトリックスに埋め込まれています。繊維束は応力パターンに沿って整列します。組織は主に室温での溶液ベースの物理化学的プロセスを通じて形成されます。自然と同様に、連続繊維強化を備えた新しい 3D 印刷プロセスでは、繊維ストランドを負荷に応じて正しい位置 (トポロジー最適化) と適切な方向に配置することもできます。ただし、セルロース繊維などの天然繊維は高温に敏感です。したがって、一般的に使用されている熱可塑性 3D 印刷プロセスでは処理できません。


ドイツ繊維研究所とアルブルクによる研究成果は、セルロースマトリックスに埋め込まれたセルロースの連続繊維で構成された 3D プリント繊維複合部品です。新しい 3D 印刷プロセスでは、複合材料を常温で製造できると言われています。つまり、自然界と同じように、材料と部品を常温で 1 回の操作で同時に製造できるということです。

セルロース繊維のストランドは、プリンターでの処理を容易にするために、まずバインダーで安定化されます。特別に設計されたプリントヘッドは、バインダーをセルロースで連続的にコーティングされたマトリックスに変換します。セルロース繊維とマトリックスの化学構造が類似しているため、複合組成は特に安定していると言われています。破断強度などの機械的特性が特に優れています。

研究チームが開発した溶液ベースのエネルギー効率の高い製造方法は、他の複合材料の製造プロセスにも利用できる可能性がある。特に、天然繊維やセルロース繊維など、温度に敏感な大量の材料の加工に適しています。


複合材料、バイオ

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