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首页 > 资讯中心科学家将白蚁废物利用到山东青岛3D打印材料的循环经济
发布时间：2021-03-01
浏览人次：1158次
3D打印材料，该材料采用了白蚁和昆虫垃圾。
喂食后，利用微小虫子留下的粉状木屑和粪便，科学家能够配制出一种独特的循环经济原料，该原料可以通过粘合剂喷射3D打印而无需任何聚合物添加剂。这种生物基材料生产的零件强度低但尺寸精度高，因此潜在地使其成为将来创建环保细丝结构的理想选择。
研究人员设法使用白蚁frass对尺寸为200μm的立方结构进行3D打印
从粪便到原料
随着世界继续寻求可持续的制造解决方案，行业内经常吹捧3D打印比传统生产方法更环保。尽管如此，油基光敏聚合物的广泛使用仍然是对该技术绿色环保的挑战，并且有必要创造一种循环替代品。
天然原料不仅对地球有好处，而且使用户能够在生产过程中及早确定产品的生命周期，并相应地调整产量。也可以通过回收工厂现场的垃圾来配制这种自酿材料，从而使其具有成本效益和可持续发展的潜力。
考虑到粘合剂喷射几乎可以处理所有粉状原料，该技术通常被用作测试这种新型配方的一种手段。然而，将这些材料精炼成具有适当粒度的粉末仍然是挑战。为了解决这个问题，德国科学家因此确定了一种新近优化的颗粒，但使用的可能性极小：白蚁。
这种昆虫的消化系统将不均匀的木材转化为紧密的纤维素-木质素混合物，事实证明，这种混合物无需进一步处理即可用于3D打印。尽管以前的木材原料需要打印聚合物添加剂或使用其他粘合相，但白蚁无须使用，这使其易于加工。
科学家的3D打印立方结构具有较低的堆积密度
用白蚁渣进行3D打印
为了创建他们的材料，科学家们饲养了一个小型的欧洲钻房（EHBs）和白蚁农场，在收集粪便的同时喂养了六个月。事实证明，所有白蚁的六面丸状粪便大小都几乎相同，并具有出色的流动性，使其成为制造均匀层的理想选择。
一旦获得了足够的原材料，该团队便使用了商用3D打印机的热固化站，将它们与ExOne粘合剂进行交联，从而产生了一组立方试样。有趣的是，通过更改系统的粘合剂饱和度参数，研究人员能够确定孔隙度可调节的结构的传递比率。
就层厚度而言，白蚁粪便可以实现的最佳重现性结果为800μm，而EHB在100μm时更为精确。同样，该小组的骰子状结构的尺寸精度约为200μm，但除了包装密度低外，还存在过饱和的问题。
结果，该零件显示出较低的机械强度，尽管科学家们认为渗透可以增强其坚固性，但他们也承认其材料不适合打印“即用型物品”。尽管如此，研究人员仍然认为EHB frass具有作为制造细丝结构原料的潜力，但需要通过后处理进行强化。
喂食后，利用微小虫子留下的粉状木屑和粪便，科学家能够配制出一种独特的循环经济原料，该原料可以通过粘合剂喷射3D打印而无需任何聚合物添加剂。这种生物基材料生产的零件强度低但尺寸精度高，因此潜在地使其成为将来创建环保细丝结构的理想选择。
研究人员设法使用白蚁frass对尺寸为200μm的立方结构进行3D打印
从粪便到原料
随着世界继续寻求可持续的制造解决方案，行业内经常吹捧3D打印比传统生产方法更环保。尽管如此，油基光敏聚合物的广泛使用仍然是对该技术绿色环保的挑战，并且有必要创造一种循环替代品。
天然原料不仅对地球有好处，而且使用户能够在生产过程中及早确定产品的生命周期，并相应地调整产量。也可以通过回收工厂现场的垃圾来配制这种自酿材料，从而使其具有成本效益和可持续发展的潜力。
考虑到粘合剂喷射几乎可以处理所有粉状原料，该技术通常被用作测试这种新型配方的一种手段。然而，将这些材料精炼成具有适当粒度的粉末仍然是挑战。为了解决这个问题，德国科学家因此确定了一种新近优化的颗粒，但使用的可能性极小：白蚁。
这种昆虫的消化系统将不均匀的木材转化为紧密的纤维素-木质素混合物，事实证明，这种混合物无需进一步处理即可用于3D打印。尽管以前的木材原料需要打印聚合物添加剂或使用其他粘合相，但白蚁无须使用，这使其易于加工。
科学家的3D打印立方结构具有较低的堆积密度
用白蚁渣进行3D打印
为了创建他们的材料，科学家们饲养了一个小型的欧洲钻房（EHBs）和白蚁农场，在收集粪便的同时喂养了六个月。事实证明，所有白蚁的六面丸状粪便大小都几乎相同，并具有出色的流动性，使其成为制造均匀层的理想选择。
一旦获得了足够的原材料，该团队便使用了商用3D打印机的热固化站，将它们与ExOne粘合剂进行交联，从而产生了一组立方试样。有趣的是，通过更改系统的粘合剂饱和度参数，研究人员能够确定孔隙度可调节的结构的传递比率。
就层厚度而言，白蚁粪便可以实现的最佳重现性结果为800μm，而EHB在100μm时更为精确。同样，该小组的骰子状结构的尺寸精度约为200μm，但除了包装密度低外，还存在过饱和的问题。
结果，该零件显示出较低的机械强度，尽管科学家们认为渗透可以增强其坚固性，但他们也承认其材料不适合打印“即用型物品”。尽管如此，研究人员仍然认为EHB frass具有作为制造细丝结构原料的潜力，但需要通过后处理进行强化。
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