NOVUM、3Dプリント用セルロース生体材料を開発

NOVUM、3Dプリント用セルロース生体材料を開発
出典: ZOL中関村オンライン

現在までに、3Dプリント材料のほとんどは、プラスチックや樹脂などの化石由来の材料です。自動車や船舶の分野での応用の見通しは良好ですが、これらの材料の生産は気候変動やグリーンリサイクルの面ではあまり役に立ちません。この目的のために、欧州の NOVUM プロジェクト チームは、より多くの業界でより環境に優しい積層造形を実現するために、セルロースベースの 3D プリント材料を研究しています。

プロジェクト中に開発された熱可塑性材料には、セルロース誘導体、セルロース粉末、バイオベースの可塑剤が含まれており、セルロース含有量は「市販の基準」よりも 60% 高くなっています。それにもかかわらず、それらは同じかそれ以上の材料強度特性を持ち、最終用途の要件に応じて調整することができます。

セルロースは、幅広い合成材料の代替として天然で持続可能かつ多用途に使用できる可能性を秘めているため、このプロジェクトで開発される材料のベースとして選ばれました。セルロースと 3D プリントの併用を検討する際、セルロースは本質的に熱可塑性ではないため、プロジェクト参加者が取り組むべき重要な課題でした。

開発されたセルロースベースの材料は、熱溶解積層法(FFF)などの一般的な3D印刷技術を使用して印刷することができ、最終製品は軽量で表面が滑らかです。プロジェクトのライフサイクル中、電気絶縁、海洋、自動車産業で使用するコンポーネントを作成することで、材料開発と印刷プロセスが実証されます。

セルロースはすでに電気絶縁部品の製造において一般的な原材料となっているが、プロジェクト参加者によれば、現在の製造方法は労働、時間、エネルギー、廃棄物の発生の点で非効率的だという。参加者は、セルロースベースの材料を3Dプリントしてこの分野に適した部品を作成する方法を開発することで、金型を使用せずに生産プロセスをより効率的にしたいと考えています。

他にも、クルーズ船の屋外装飾要素は、海洋分野ですでに開発されている技術の活用例となる可能性があり、自動車分野では、バイオベースの材料が化石ベースの材料に取って代わり、業界の持続可能性の向上に役立つ可能性があります。

このプロジェクトでは、乾燥しても崩れない厚くて多孔質の繊維構造を作成するために、木質繊維フォームの 3D プリントも検討しています。このような構造を 2D で製造する技術はすでに確立されていますが、積層造形によって 3D で作成することは新しい領域であると言われています。プロジェクトの参加者は、3D 印刷プロセスに最適な繊維フォームの混合物、層の結合に関する考慮事項、および乾燥時間を最小限に抑える方法を研究しています。

このプロジェクトでは、押し出し機タイプのノズルを使用して木質繊維フォーム構造を印刷する試験をすでに成功させており、次のステップでは、市販の 3D プリンターをこのプロセスにどのように適応させることができるかを探ります。参加者は、これらのタイプの構造物の潜在的な用途は、防音材や地震防御材として建設および輸送分野にあると考えています。

自動車、バイオ、建設、金型、エネルギー

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