ドイツ繊維研究所(DITF):繊維複合部品の印刷

ドイツ繊維研究所(DITF):繊維複合部品の印刷
2023年1月18日、Antarctic Bearは、ドイツ繊維研究所(DITF)とArburg GmbH + Co KGが、軽量のバイオベース繊維複合材を製造するための省エネかつ材料効率の高い3Dプリントプロセスを開発していることを知りました。これを実現するために、両組織は木材、植物の茎、キチン質の殻、骨、組織(腱や皮膚など)、ムール貝の殻、クモの糸などの材料を使用して、自然界からインスピレーションを得ました。



「現在需要の高い、バイオベースの持続可能な繊維強化複合材の設計と製造には、自然界の生物から多くのインスピレーションを得ることができます」と DITF のウェブサイトには記載されています。「バイオベースの繊維強化複合材は、バイオベースのマトリックスに埋め込まれた天然繊維またはセルロース繊維で構成されています。バイオベースのコンポーネントは、一般的に使用されているガラス繊維複合材に匹敵する特性を備えています。」

繊維複合材料では、強化繊維(コラーゲンやセルロース原繊維など)がリグニン、ヘミセルロース、またはコラーゲンのマトリックスに埋め込まれています。組織は主に、常温で起こる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。自然界と同様に、連続繊維強化を備えた新しい 3D 印刷プロセスにより、負荷状況に応じて繊維束を正確に適切な方向に配置することができます。しかし、セルロース繊維などの天然繊維は高温に敏感であるため、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。



2人からなる研究チームの研究の結果、セルロースベースの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が誕生しました。新たに開発された 3D プリント プロセスでは、常温で複合材料を製造できるため、材料と部品を 1 回の操作で同時に製造できます。



●まず、プリンターでの処理を容易にするために、セルロース繊維束をバインダーで安定化させます。

●プリントヘッドは、バインダーをセルロース連続繊維がカプセル化されたマトリックスに変換するように設計されています。

●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、複合材料の組成が特に安定しています。破断強度などの機械的性質は非常に優れています。

研究チームが開発した製造方法は、他の複合材料製造プロセスにも利用でき、特に需要の高い天然繊維やセルロース繊維など温度に敏感な材料の加工に適しています。

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