オークリッジ国立研究所: 3Dプリントに適した天然素材の発見

はじめに: 研究者らは、バイオマス繊維が、付加製造 (3D プリント) に使用するためのポリ乳酸 (PLA) バイオ複合材料の強化に適していることを実証しました。これは、バイオマス分留からの高灰分バイオマスストリームを AM で利用できる可能性を示しており、それによってバイオマス供給および前処理システム全体の価値が高まり、バイオ燃料生産と AM の原料コストが削減されます。しかし、バイオマス繊維の灰分含有量が、結果として得られる複合材料の関連する熱機械的特性にどのように影響するかという疑問には答えが出ていません。

アンタークティック・ベアは、オークリッジ国立研究所の製造科学部門の研究者が、バイオマス中の高濃度灰分が複合材料の強度と加工に与える影響を調査したことを知りました。彼らの研究は Composites Part C: Open Access に掲載されました。

研究内容 この研究では、研究者らは天然繊維（トウモロコシの茎葉とスイッチグラス）を使用してポリマーポリ乳酸（PLA）複合材料を強化し、原料の種類が繊維の変動性に与える影響をテストし、これらの分析結論の堅牢性を調査しました。本研究の新規性は、異なる灰分含有量の天然繊維の製造と特性評価、および標準以下の高灰分天然繊維を使用して、大規模な 3D 印刷アプリケーションに許容される機械的特性を持つバイオ複合材料を製造できるかどうかを調査することです。高灰分天然繊維は主に低価値製品として販売されていますが、この研究では、高灰分天然繊維の新しい高価値ストリームを作成するための新しい戦略を作成し、バイオマスサプライチェーンに高価値の収益ストリームを追加して、バイオ燃料産業の経済的実現可能性の向上に貢献します。

△ この経路は、バイオマスの高灰分画に新たな高価値ストリームを創出することで、バイオ燃料の経済的実現可能性を向上させる可能性がある。

さらに、この研究は、高灰分天然繊維を付加製造やその他の押し出しベースのポリマープロセスに利用し、複合材料製造の原材料コストを削減する可能性を明らかにしました。異なる灰分含有量を持つバイオ複合材料の性能変化のメカニズムを研究し、議論しました。調製したバイオ複合材料のさまざまな特性を、引張応力-ひずみ、示差走査熱量測定 (DSC)、動的機械分析 (DMA)、フーリエ変換赤外分光法 (FT-IR)、走査型電子顕微鏡 (SEM)、熱重量分析 (TGA) によって調査しました。

△化合物の粘度（AとB）と貯蔵弾性率（CとD）は材料の角周波数によって変化します。すべてのスイッチグラス/PLA およびトウモロコシ茎葉/PLA バイオ複合材料は、大規模な 3D プリント熱可塑性複合材料の粘性流動基準を満たすことが期待されます。

研究成果<br /> 本研究で開発された異なる灰分含有量（0.7～11.9重量％）の天然繊維は、バイオ複合材料用途に使用されました。バイオマスサプライチェーンにおける高価値フローにより、バイオエネルギー産業の経済活動の促進に貢献できます。灰分含有量の増加はスイッチグラス/PLA バイオ複合材料の引張強度にわずかに悪影響を及ぼしましたが、トウモロコシの茎/PLA 複合材料への影響は小さくなりました。灰分含有量は、スイッチグラス/PLAおよびトウモロコシの茎/PLA複合材料の結晶化温度、ガラス転移温度、融点にもわずかな影響を及ぼしました。スイッチグラス/PLA およびトウモロコシの茎/PLA 複合材料はすべて、許容できる 3D 印刷特性を備えていました。

しかし、トウモロコシの茎/PLA複合材料はスイッチグラス/PLA複合材料と比較して開始温度とピーク温度が低く、これはトウモロコシの茎の原料はスイッチグラスの原料よりもリグニン含有量が低く、リグニンが難燃剤および抗酸化剤として作用するためと考えられます。さらに、トウモロコシの茎/PLA 複合材料はスイッチグラス/PLA 複合材料と比較して炭素残留物含有量が高く、これはスイッチグラスよりもトウモロコシの茎の原料中の全無機元素含有量が高いためと考えられます。

今後の研究では、化学処理（エポキシ樹脂の改質や相溶化剤の添加など）を使用して、界面繊維とポリマーマトリックス間の相溶性を向上させることができます。個々の金属元素（カルシウム、シリコン、アルミニウムなど）が複合材料の特性に与える影響を研究する必要もあります。さらに、天然繊維ベースの複合材料（高灰分バイオマス由来）を使用した 3D プリント製造と関連コスト分析も実施されます。

オリジナルリンク: https://doi.org/10.1016/j.jcomc.2022.100319

オークリッジ国立研究所: 3Dプリントに適した天然素材の発見

Dtoorが円形スマートフォンを3Dプリントする方法を教えます

3D プリント教育の到来: MakerBot イノベーションセミナー

マテリアライズ、シーメンスに高度な3Dプリントソフトウェアを提供

レゴにヒントを得た3Dプリント構造がhMSCのin vitro骨形成を促進し、下顎骨の修復を助ける

SAB Aerospace は DED 技術を使用してロケットエンジンのノズルを 3D プリントします

WFU は患者の状態に基づいてカスタマイズされた錠剤を 3D プリントする新しいアルゴリズムを開発

ナノファブリカがミクロンスケールの3Dプリント技術を発表

Scrona、高精度産業製造向けGEN3プリントヘッドプラットフォームを発表

Hesteel、3Dプリントされた厚手の通気性鋼を発売

3Dプリントされた呼吸マスクは呼吸パターンを明らかにし、健康の改善に役立ちます

推薦する

ポーランドのSondaSysは中国とスウェーデンと提携し、SLAおよびSLM 3Dプリントシステムを発売

MITの最新プロセス：紫外線を使用して3Dプリントされたオブジェクトの色を変える

SprintRayとO'Nealは、MoonRayと一緒に、Antartic Bearを通じて皆様に幸せな新年をお祈りします〜

ストラタシスとSIAECが協力し、3Dプリント航空機部品の商業化を加速

液滴プリントヘッドによる 3D 印刷ハイドロゲルバイオインクの最新研究

サイロン金属のもう一つの粉末床電子ビーム設備が検収に合格し、国産電子ビーム金属加工機が台頭している

ジョージア工科大学とラトガース大学は、3Dプリント部品の性能を検証するための3層システムを開発しました。

米海軍、原子力艦艇の部品製造に3D Systemsの金属3Dプリンターを導入

清華大学張婷、熊卓チーム：3Dプリント用細胞含有マイクロゲルベースの二相性バイオインク

2つのデザインブランドが協力し、ファッショナブルで未来的な3Dプリントジュエリーを発売

3Dプリントは量産化が期待される。コベストロは量産用カーボン用ポリウレタン樹脂を製造

Hongrui 3Dプリンターオンライン会議ライブ放送、約200人が視聴登録

「ハイテク分野」における3Dプリントの活用方法

マルチレーザー機器の高品質かつ効率的な成形の基盤を提供:ラジウムレーザーガルバノメーターインテリジェント校正システム

AddUp は、レーザー粉末ベッド融合 3D 印刷プロセス制御機能を向上させる 3 つの監視ソフトウェアをリリースしました。