چاپ سه بعدی (سه بعدی) فناوری است که برای انبوهی از مواد اولیه، می توان در تولید سازه های پیچیده از آن استفاده کرد. بسیاری از موادی که در حال حاضر بر چاپ سه بعدی غالب هستند (مانند تیتانیوم، فولاد، پلاستیک و بتن) با هزینه های بالا و پایداری زیست محیطی مشکل دارند. پودر چوب یک ماده لیگنوسلولزی قابل تجدید و در دسترس است که وقتی به عنوان یک جزء فیبر استفاده می شود، می تواند هزینه محصولات پرینت سه بعدی را کاهش دهد. پودر چوب در ترکیب با کلاسورهای مصنوعی یا طبیعی پتانسیل تولید محصولات متنوع و نمونه سازی را دارد. استفاده از چسب های طبیعی به همراه پودر چوب می تواند محصولات چاپ سه بعدی پایدارتری را فعال کند. با این حال، چاپ سه بعدی یک فناوری در حال ظهور در بسیاری از کاربردها است و تحقیقات بیشتری مورد نیاز است. هدف این بررسی ارائه بینشی در مورد پودر چوب به عنوان یک جزء در پرینت سه بعدی، خواص محصولات حاصل و پتانسیل برای کاربردهای آینده است.
علاقه به چاپ سه بعدی در چندین زمینه در حال افزایش است . فناوری چاپ سه بعدی (3 بعدی) که به عنوان تولید افزودنی (AM) نیز شناخته می شود، به این صورت تعریف می شود: «ساخت اجسام جامد با رسوب لایه های مواد (مانند پلاستیک) مطابق با مشخصاتی که در الکترونیک ذخیره و نمایش داده می شوند. فرم به عنوان یک مدل دیجیتالی» . این فناوری ساخت لایه به لایه کاملاً با روشهای سنتی (به عنوان مثال شکلدهنده، پیوستن و تفریق) متفاوت است ، و فرصتهایی را برای تولید محصولات سفارشی کم هزینه با استفاده کارآمد از مواد خام . طیف گسترده ای از مواد را می توان در پرینت سه بعدی استفاده کرد. نمونه هایی از پلیمرهای رایج مورد استفاده عبارتند از پلی وینیل الکل (PVAc)، پلی آمید، پلی لاکتیک اسید (PLA) و آکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS). مواد معدنی شامل فلزاتی مانند تیتانیوم، فولاد ضد زنگ، نقره و طلا و همچنین گچ، سرامیک، شن و ماسه و بتن است [15]. با این حال، استفاده از مواد گران قیمت، مانند رزین های ماوراء بنفش (UV) و ترکیبات مصنوعی خطرناک برای محیط زیست، گسترش چاپ سه بعدی را محدود کرده است .
چوب یک ماده لیگنوسلولزی تجدید پذیر فراوان طبیعی است و استفاده از زیست توده چوبی در چاپ سه بعدی جذابیت فناوری را از منظر توسعه پایدار افزایش می دهد . زیست توده، در ترکیب با پلاستیک و گچ ،پلیمر زیستی و نانوکامپوزیت های چند منظوره ، می تواند به کاهش هزینه های بالا و ردپای کربن اشیاء چاپ شده سه بعدی کمک کند . علاوه بر این، استفاده از چوب در چاپ سه بعدی می تواند قطعات سازگار با محیط زیست را چاپ کند . برای استفاده از چوب به عنوان جزئی در پرینت سه بعدی، باید آن را آسیاب کرد تا به پودر ریز تبدیل شود . سپس با یک چسب (مانند چسب، پلاستیک، گچ، سلولز، سیمان و سیلیکات سدیم) مخلوط میشود تا رشتهای بسازد فیلامنت ها در عملیات چاپ با تکنیک های مختلفی استفاده می شوند. به عنوان مثال، فرم های پیچیده، ظروف، تکیه گاه ها و قالب ها را می توان به این روش ساخت . از مخلوط پودر چوب و کلاسور می توان برای چاپ اشیاء سه بعدی نیز استفاده کرد. یک نمای کلی از مسیر درخت تا اشیاء چاپ سه بعدی پودر چوب در شکل نشان داده شده است.
کنیک ها و فناوری های چاپ D
پرینت سه بعدی نوعی طراحی به کمک رایانه (CAD) یا تولید به کمک رایانه (CAM) است زیرا امکان تولید اشیاء فیزیکی با طرح های دیجیتال از طریق رایانه وجود دارد [25]. یک رویکرد بهینه سازی توپولوژیکی می تواند برای طراحی اجزای چاپ سه بعدی استفاده شود [10]. اسکن سه بعدی یک شی را می توان انجام داد یا طرح های منحصر به فردی را می توان با رایانه ساخت یا پیکربندی کرد. سپس طرح به نوع استریولیتوگرافی (STL) یا فایل ساخت افزودنی (AMF) تبدیل میشود. ویژگی های مهم طراحی مانند ابعاد، رنگ، نوع متریال در فایل ها گنجانده شده است. سپس فایل به چاپگر سه بعدی منتقل می شود تا مطابق فرآیند چاپ، شی را چاپ کند. پس از تکمیل، شی از دستگاه خارج می شود و پس پردازش مورد نیاز است. ممکن است شامل عملیات (به عنوان مثال شیمیایی یا حرارتی) و ماشینکاری برای به دست آوردن محصول نهایی باشد.
در حال حاضر هفت نوع فناوری پرینت سه بعدی وجود دارد، اما تنها آنهایی که در تحقیقات قبلی مربوط به استفاده از پودر چوب هستند، ارائه شده است. اینها شامل فن آوری های اکستروژن مواد، همجوشی بستر پودر، جت مواد و جت بایندر است که در شکل زیر توضیح داده شده است. بر اساس ادبیات موجود، مزایا و معایب فناوری ها در جدول 1 ارائه شده است.
