來(lái)源:增材之光
田納西州橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(ORNL)的研究人員花費(fèi)了大量時(shí)間研究獨(dú)特的3D打印材料,,如聚酯,、木質(zhì)素和納米纖維素,,這是一種生物衍生的納米材料�,,F(xiàn)在,,ORNL與緬因大學(xué)先進(jìn)結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料中心之間的一項(xiàng)新研究合作旨在加大將木制品用作3D打印材料的力度,。該團(tuán)隊(duì)將與林業(yè)產(chǎn)品行業(yè)合作,,共同開(kāi)發(fā)新的生物基3D打印材料,可用于制造建筑構(gòu)件,、船只和船體模具,、風(fēng)力葉片和遮蔽物等產(chǎn)品,。
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2019-5-5 07:58 上傳
圖1:UMaine先進(jìn)結(jié)構(gòu)和復(fù)合材料中心的學(xué)生和工作人員從一個(gè)3D模具上抬起船頂,該模具使用在緬因大學(xué)開(kāi)發(fā)的新型生物材料納米纖維素增強(qiáng)PLA進(jìn)行打印,。 本周在華盛頓特區(qū)宣布了這項(xiàng)大規(guī)模的舉措,。來(lái)自大學(xué)和ORNL的領(lǐng)導(dǎo),以及能源效率和可再生能源的DoE助理秘書Daniel Simmons,,先進(jìn)結(jié)構(gòu)和復(fù)合材料中心Habib Dagher的創(chuàng)始執(zhí)行董事,,以及美國(guó)參議員Susan Collins,Lamar Alexander和Angus King都出席了本次的宣布會(huì),,并表示UMaine和ORNL已經(jīng)從美國(guó)能源部先進(jìn)制造辦公室獲得了2000萬(wàn)美元的聯(lián)邦資金,。
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圖2:[圖片來(lái)源: UMaine] “雖然橡樹嶺是增材制造領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者,但緬因大學(xué)是生物基復(fù)合材料領(lǐng)域的專家,。通過(guò)共同努力,,他們將加強(qiáng)美國(guó)對(duì)環(huán)境負(fù)責(zé)的先進(jìn)制造業(yè),并幫助緬因州的森林工業(yè),�,!眳⒆h員Collins 說(shuō)。
早在2016年緬因州幾家造紙廠關(guān)門后,,參議員Collins和King就請(qǐng)求聯(lián)邦政府幫助挽救緬因州不斷下降的林產(chǎn)品行業(yè),。這導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)發(fā)展評(píng)估小組(EDAT)的成立,以便跨機(jī)構(gòu)開(kāi)展工作,,以便為緬因州的農(nóng)村社區(qū)制定經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略,。該團(tuán)隊(duì)促成了UMaine與ORNL之間的持續(xù)合作。
“使用緬因州森林產(chǎn)品進(jìn)行3D打印是在緬因州創(chuàng)造新工作的一個(gè)很好的方式,,也是一個(gè)很好的提醒,,國(guó)家實(shí)驗(yàn)室是幫助美國(guó)在瞬息萬(wàn)變的世界經(jīng)濟(jì)中保持競(jìng)爭(zhēng)力的秘密武器。緬因大學(xué)和橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室之間的合作伙伴關(guān)系是科學(xué)和技術(shù)如何幫助美國(guó)人在新經(jīng)濟(jì)中繁榮的典范,�,!眳⒆h員Alexander說(shuō)。
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圖3:麻省大學(xué)先進(jìn)結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料中心執(zhí)行主任哈比卜·達(dá)格(Habib Dagher)呈現(xiàn)了緬因州的3D打印圖像,。這種材料是UMaine開(kāi)發(fā)的一種木基產(chǎn)品,。
今年10月,ORNL的BAAM 3D打印機(jī)將在UMaine安裝,,它實(shí)際上被認(rèn)為是纖維素納米纖維(CNF)技術(shù)的全球領(lǐng)導(dǎo)者。UMaine學(xué)生還可以訪問(wèn)ORNL的制造業(yè)演示設(shè)施(MDF),,而實(shí)驗(yàn)室的工作人員可以在UMaine的復(fù)合材料中心了解纖維素纖維和復(fù)合材料,。
打印機(jī)的首要任務(wù)之一是用木基塑料制造船模,但該團(tuán)隊(duì)希望將該技術(shù)應(yīng)用于許多大規(guī)模制造應(yīng)用,。
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圖4:Habib Dagher(中),,先進(jìn)結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料中心執(zhí)行董事,,負(fù)責(zé)緬因州和田納西州的3D打印展示,表示UMaine和ORNL之間的新制造計(jì)劃將在3D打印中使用木制產(chǎn)品,。參議員Angus King(左)和參議員Susan Collins(右)在宣布為該合作提供2000萬(wàn)美元聯(lián)邦資金,。
“這種材料是納米纖維素,基本上是一種樹狀的納米結(jié)構(gòu),。這些材料具有與金屬類似的特性,。我們正在把它們放在生物塑料中,這樣我們就可以生產(chǎn)出非常堅(jiān)固的塑料,,我們幾乎可以制造任何東西,。”Dagher解釋說(shuō),。
然后該團(tuán)隊(duì)將納米纖維素添加到PLA中,。
“緬因大學(xué)正在開(kāi)展與生物原料相關(guān)的前沿研究以及先進(jìn)制造業(yè)在區(qū)域性工業(yè)中的應(yīng)用�,!監(jiān)RNL主任Thomas Zacharia表示,,“我們很高興有機(jī)會(huì)擴(kuò)大我們的研究基礎(chǔ),同時(shí)為UMaine提供我們?cè)贠RNL制造示范工廠開(kāi)發(fā)的領(lǐng)先國(guó)家能力,�,!�
該倡議的總體目標(biāo)是尋找木制產(chǎn)品的新用途,以重振緬因州的林產(chǎn)品產(chǎn)業(yè),,同時(shí)通過(guò)將大學(xué)產(chǎn)業(yè)集群與MDF聯(lián)系起來(lái),,幫助提高區(qū)域制造業(yè)的實(shí)力。聯(lián)邦資金將在兩個(gè)設(shè)施之間平均分配,。
“我們將整合在UMaine的生物基復(fù)合材料和ORNL的3D打印領(lǐng)域20年的研究,。這是學(xué)生、教職員工和制造業(yè)的一個(gè)機(jī)會(huì)引擎,,他們將與國(guó)家最重要的研究實(shí)驗(yàn)室的研究人員并肩工作,。將木材分解為納米纖維素結(jié)構(gòu),將其與生物塑料結(jié)合,,并以每小時(shí)數(shù)百磅的速度進(jìn)行打印,。我們將與ORNL進(jìn)行的研究將使用可回收的、生物基的,、具有成本效益的材料來(lái)促進(jìn)下一代制造技術(shù)的發(fā)展,,從而鞏固我們地區(qū)的經(jīng)濟(jì)�,!盌agher說(shuō),。
來(lái)自UMaine和ORNL的科學(xué)家將在多個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行研究,如多尺度建模,、CNF生產(chǎn),、干燥,、功能化和熱塑性塑料復(fù)合,以及可持續(xù)性生命周期分析,。
CNF實(shí)際上可以與鋼材相媲美,,并且可以成功地將其添加到塑料中,研究人員可以為強(qiáng)大的,、可回收的,、生物衍生的材料系統(tǒng)創(chuàng)建可再生原料,這種材料系統(tǒng)甚至可以以每小時(shí)數(shù)百磅的沉積速度進(jìn)行3D打印,。此外,,使用50%木材的材料可以幫助森林產(chǎn)品行業(yè)開(kāi)拓新市場(chǎng)。
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