[📪정보] 목재 잉크로 3D 프린팅된 목재 제품

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https://newatlas.com/3d-printing/wooden-items-3d-printed-wood-ingredients/

In a world-first, wooden items get 3D-printed out of wood-only ingredients

과학자들이 목재를 3D 프린팅할 수 있는 새로운 "잉크"를 개발했습니다. 이 소재는 다양한 제품 제조 과정에서 낭비되는 목재의 양을 줄일 수 있으며, 그렇지 않으면 소각되거나 폐기될 기존의 목재 폐기물을 활용할 수 있습니다.

이 점성 잉크는 물과 셀룰로오스 나노섬유, 셀룰로오스 나노결정 및 리그닌으로 구성되어 있습니다. 리그닌은 나무를 포함한 식물의 지지 조직 대부분을 구성하는 유기 폴리머의 일종입니다. 셀룰로오스와 리그닌은 모두 임업, 건설 및 소비재 산업에서 발생하는 목재 폐기물에서 수확할 수 있습니다.

목재 잉크는 직접 잉크 작성(DIW)이라는 3D 프린팅 공정을 통해 연속적인 층으로 물체를 구축하는 데 사용됩니다. 이는 용융 물질이 노즐에서 압출된 다음 냉각되면서 경화되는 일반적으로 사용되는 융합 증착 모델링(FDM) 기술과 유사합니다. DIW에서는 냉각 대신 소결 공정을 통해 재료가 고체 형태로 변환됩니다.

목재 잉크의 경우, 소결 공정에는 프린팅된 물체를 -85°C(-121°F)에서 48시간 동안 동결 건조한 다음 180°C(356°F)에서 20~30분 동안 가열하는 작업이 포함됩니다. 가열 단계에서 리그닌이 셀룰로오스 섬유와 결정을 결합시키는 "분자 접착제"로 변환됩니다.

이 소재로 프린팅된 작은 물체들은 외관, 구조, 질감, 열 안정성, 심지어 냄새까지 천연 목재와 매우 유사한 것으로 알려져 있습니다. 또한 연구에서 기준으로 사용된 천연 발사나무보다 기계적으로 더 강합니다. 게다가 추가적인 장점으로, 폐기 시 생분해됩니다.

그러나 더 중요한 점은, 잉크로 물품을 프린팅할 때는 해당 물품을 프린팅하는 데 필요한 정확한 양의 잉크만 사용된다는 것입니다. 반면에, 천연 목재 블록에서 물체를 조각하거나 밀링할 때는 제거된 모든 목재가 낭비됩니다.

연구책임자인 무하마드 라만 조교수는 "목재 자체의 천연 성분으로 직접 목재 구조를 만들 수 있는 능력은 보다 친환경적이고 혁신적인 미래의 무대를 마련한다"고 말했습니다. "이는 지속 가능한 3D 프린팅 목재 건축의 새로운 시대를 예고한다"고 덧붙였습니다.

과학자들은 이 과정에서 동결 건조 및 가열 단계가 에너지 집약적이라는 점을 인정하면서, 대안을 모색하고 있습니다. 이들의 연구에 대한 논문은 최근 '사이언스 어드밴스' 저널에 게재되었습니다.

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“과학자들이 목재를 3D 프린팅할 수 있는 새로운 "잉크"를 개발했습니다. 이 소재는 다양한 제품 제조 과정에서 낭비되는 목재의 양을 줄일 수 있으며, 그렇지 않으면 소각되거나 폐기될 기존의 목재 폐기물을 활용할 수 있습니다.”