다음 나무 의자는 평평하게 도착한 다음 3D 모양으로 건조될 수 있습니다.

나무 물체는 일반적으로 톱질, 조각, 굽힘 또는 압착으로 만들어집니다. 너무 오래된 학교입니다! 오늘 과학자들은 3D 프린터로 압출된 평평한 나무 모양이 복잡한 3D 모양으로 자가 변형되도록 프로그래밍할 수 있는 방법을 설명합니다. 미래에는 이 기술을 사용하여 가구나 기타 목재 제품을 만들어 목적지까지 평평하게 배송한 다음 원하는 최종 모양을 만들기 위해 건조할 수 있습니다.

연구원들은 미국 화학 학회(ACS) 가을 회의에서 결과를 발표할 예정입니다.

자연에서 식물과 일부 동물은 자신의 모양이나 질감을 변경할 수 있습니다. 나무가 잘려진 후에도 나무는 마르면서 모양이 바뀔 수 있습니다. 목재 내 섬유 방향의 변화로 인해 고르지 않게 수축되고 뒤틀립니다. 회의에서 작품을 발표하고 있는 대학원생인 Doron Kam은 “뒤틀림이 장애물이 될 수 있지만 우리는 이 현상을 이해하고 바람직한 모핑으로 활용할 수 있다고 생각했습니다.”라고 말했습니다.

일부 자연 물체와 달리 인공 구조물은 일반적으로 스스로 모양을 만들 수 없다고 이 프로젝트의 수석 연구원 중 한 명인 Eran Sharon 박사는 말합니다. 그러나 최근 과학자들은 온도, pH 또는 수분 함량의 변화와 같은 자극 후에 3D 모양으로 형성될 수 있는 평평한 시트를 인쇄하기 시작했다고 Sharon은 말합니다. 그러나 이러한 자가 변형 시트는 젤 및 엘라스토머와 같은 합성 재료로 만들어졌다고 그는 지적합니다.

“우리는 이 개념의 기원인 자연으로 돌아가 나무로 하고 싶었습니다.”라고 Sharon은 말합니다. 그와 캄, 그리고 Shlomo Magdassi, Ph.D, Oded Shoseyov, Ph.D.는 대학원생이었던 Ido Levin, Ph.D.와 함께 이 도전에 착수했습니다. 시간 — 예루살렘 히브리 대학교에 있습니다.

몇 년 전 이 팀은 식물에서 추출한 천연 결합제인 셀룰로오스 나노결정과 자일로글루칸을 혼합한 “목분”으로 알려진 목재 폐기물 미세 입자로 구성된 환경 친화적인 수성 잉크를 개발했습니다. 그런 다음 연구원들은 3D 프린터에서 잉크를 사용하기 시작했습니다. 그들은 최근에 잉크가 깔리는 방식 또는 “경로”가 인쇄된 조각에서 수분 함량이 증발할 때 모핑 거동을 지시한다는 것을 발견했습니다. 예를 들어 일련의 동심원으로 인쇄된 평면 디스크는 건조 및 수축되어 프링글스를 연상시키는 안장형 구조를 형성합니다.^® 감자 칩과 중심점에서 방사되는 일련의 광선으로 인쇄된 디스크는 돔 또는 원뿔형 구조로 바뀝니다.

연구팀은 인쇄 속도를 조정하여 물체의 궁극적인 모양을 제어할 수도 있다는 것을 발견했다. 그 이유는 잉크의 나무 섬유에 수직으로 수축이 발생하고 인쇄 속도에 따라 섬유의 정렬 정도가 변경되기 때문입니다. 속도가 느리면 입자가 더 무작위로 배향되어 모든 방향으로 수축이 발생합니다. 더 빠른 인쇄는 섬유를 서로 정렬하므로 수축이 더 방향성이 있습니다.

과학자들은 다양한 최종 모양을 얻기 위해 인쇄 속도와 경로를 프로그래밍하는 방법을 배웠습니다. 그들은 다른 방향으로 인쇄된 두 개의 직사각형 레이어를 쌓으면 건조 후 나선이 생성된다는 것을 발견했습니다. 최신 연구에서 그들은 직사각형이 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 나선형으로 꼬이는지 여부와 같이 모양 변화의 특정 방향을 제어하기 위해 인쇄 경로, 속도 및 적층을 프로그래밍할 수 있음을 발견했습니다.

추가 개선을 통해 팀은 안장, 돔, 나선 및 기타 디자인 모티브를 결합하여 의자와 같은 복잡한 최종 모양을 가진 물체를 생산할 수 있습니다. 궁극적으로 최종 사용자에게 평평하게 배송되는 목재 제품을 만드는 것이 가능할 수 있으며, 이는 배송량과 비용을 줄일 수 있다고 Kam은 말합니다. “그러면 목적지에서 물체가 원하는 구조로 뒤틀릴 수 있습니다.” 결국 소비자가 일반 3D 프린터로 나무 물체를 디자인하고 인쇄할 수 있도록 가정용 기술에 라이선스를 부여하는 것이 가능할 수 있다고 Sharon은 말합니다.

팀은 또한 모핑 프로세스를 되돌릴 수 있는지 여부를 조사하고 있습니다. Sharon은 “어떤 조건에서 이러한 요소가 습도에 반응하도록 만들 수 있음을 보여주고 싶습니다. 예를 들어 물체의 모양을 다시 변경하고 싶을 때”라고 말합니다.

연구원들은 이스라엘 과학, 기술 및 우주부의 자금 지원을 인정합니다.

동영상: https://youtu.be/kVWXHlJlcPQ

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2022/08/220823095512.htm