Forscher fanden einen Weg, "3D-gedrucktes Holz" herzustellen: Die Ergebnisse sind erstaunlich

Wenn es um die Materialien geht, die für den Bau zukünftiger Städte verwendet werden, könnten wir denken, dass wir weitaus besser sein könnten als Holz. Schließlich hat die Gesellschaft vor etwa drei oder vier Jahrtausenden zu stärkeren Steinkonstruktionen gemacht. Aber aus Gründen der Ästhetik bis hin zur Nachhaltigkeit könnte Holz bald wiederkommen.

Zum einen, obwohl es nicht so direkt zu Problemen wie Abholzung beiträgt, ist das Betonieren ein unordentlicher, emissionslastiger Prozess: Das Mischen von 1.000 Pfund dieses Stoffes führt nach einem Branchenbericht ebenfalls zu ungefähr 1.000 Pfund entsprechenden Emissionen. Es ist auch hässlich.

Glücklicherweise hat eine Gruppe von Ingenieuren, die an der Columbia University arbeiten, eine mögliche Lösung für beide Probleme entwickelt: „Digitales Holz“, das mit einem 3D-Drucker erstellt werden kann. Ihre Ergebnisse sind für sich selbst verblüffend, da sie jedoch die letzte Ausgabe von 3D-Druck und additive Fertigung, möglicherweise ist ihre neue Methode der interessanteste Befund ihrer Forschung.

Warum 3D-gedrucktes „digitales Holz“ herstellen?

In ihrer neuen Arbeit beschreiben die Autoren eine Art Spielbuch, von dem sie behaupten, dass sie neue Materialien im Wesentlichen "photoshop" machen können, um ihnen bestimmte visuelle Eigenschaften zu verleihen. Der Durchbruch hier ist, dass sie gezeigt haben, dass dies sogar mit “anisotropen” Materialien wie Holz möglich ist, die besonders kompliziert zu replizieren sind, da sie unterschiedliche physikalische Eigenschaften aufweisen, je nachdem aus welcher Richtung sie sich ihnen nähern (z. B. Holz ist stärker gegen die Maserung)).

"Während sich diese Arbeit auf die digitale Reproduzierbarkeit von Holz konzentrierte, kann derselbe Ansatz auf viele andere anisotrope Materialien angewendet werden", schreiben die Forscher. "Darüber hinaus hat diese Studie die Fähigkeit gezeigt, 3D-Strukturen in Photoshop zu ändern, um die Farbe zu ändern, und das Potenzial, interne Strukturen auf beliebig komplexe Formen anzuwenden."

Digitales Holz zu erstellen, das tatsächlich wie Holz aussieht, war keine leichte Aufgabe und erforderte eine Liste von Techniken. Um eine genaue Kopie der visuellen Eigenschaften von Holz zu erhalten, verwendeten die Forscher ein Verfahren, das als destruktive Bildgebung bezeichnet wurde, bei dem das Holz in winzige Proben zerlegt und fotografiert wurde. Diese Bilder wurden dann einem 3D-Drucker zugeführt, der sie mithilfe eines Dithering-Algorithmus in 3D-druckfertige Tinte konvertierte (Dithering ist eine Bildgebungstechnik, bei der zwei verschiedenfarbige Pixel nebeneinander platziert werden, um das Erscheinungsbild einer dritten Farbe zu erzeugen.)

Die digitalen Holzblöcke wurden dann mit einem Stratasys J750-Drucker gedruckt, der mithilfe einer Metallwalze die durch den 3D-Druck erzeugten Unvollkommenheiten mit verschiedenen Materialien ausgleicht.

Es ist aus verschiedenen Gründen eine interessante Technik, abgesehen von der Ästhetik. Einer der Hauptgründe, warum der 3D-Druck die von den frühen Anwendern vorhergesagte "neue industrielle Revolution" nicht geschafft hat, ist, dass ein 3D-Drucker nur so nützlich ist wie die Materialien, die Sie in ihn einsetzen. und der dünne, billige Thermoplast, der im kommerziellen 3D-Druck am häufigsten verwendet wird, ist für viele industrielle Anwendungen nicht robust genug. Entwicklungen wie 3D-Drucker, die mit Metall umgehen können, oder Verfahren, mit denen vorhandene 3D-Druckfarben verfeinert werden können, können dies ändern.