麻省理工采用3D打印方法,有望实现可定制的木制品

3D打印资讯
2022
05/27
13:21
分享
评论
2022年5月27日,南极熊获悉,为了对抗森林砍伐,麻省理工学院(MIT)和Charles Stark Draper实验室的研究人员,共同开发了一种新的3D生物打印技术。

这项研究通过在体外生成植物基材料的方法,无需收获或加工整株植物,从而实现:本地化、高密度生产、消除能源密集型收集和运输、减少加工和气候适应能力。从而减少了能源和浪费。这项技术具有很大的发展潜力。

通过利用百日草植物,在实验室培养出来的活细胞用于打印各种定制形状,如椅子、桌子和其他木制品,而无需砍伐任何树木。

研究团队称,还能够在细胞生长中,通过使用化学物质来微调打印结构的物理和机械性能,包括密度和刚度等特性。

Microscopic-images-of-the-Zinnia-plant-cells-being-grown-prior-to-3D-printing.-I.jpg
△在3D打印之前,百日草植物细胞的显微图像。图片来自麻省理工学院

森林砍伐问题
树木是一种重要的自然资源,它具有广泛的用途,从建筑物、家具、纸张以及工具的所有事物。

然而,尽管木材成本相对较低且供应广泛,但木材并不是无限的,人们正在通过减缓森林砍伐来保持生态的稳定。据估计,全世界每年需要砍伐大约1000万公顷的森林。如果不加以保护,按照目前的速度,世界上许多森林可能会在未来几个世纪内消失。

树木和森林是帮助我们应对气候变化的绝佳工具,因此,尽可能地利用这些资源进行战略规划,对保持生态平衡十分重要。

The-3D-bioprinting-workflow-for-MITs-wood-like-biomaterials.-Image-via-MIT.-1024x375.jpg
△麻省理工学院仿木生物材料,3D生物打印工作流程

通过3D打印实现可持续发展
为了减少对大自然的依赖,研究人员现在正在寻找木材的替代方案。麻省理工首先从百日草植物的叶子中分离出活细胞,将它们培养两天,然后将它们转移到凝胶培养基中,细胞可以得到重要的营养物质和两种不同的激素的滋养。

生长的材料可以以天然无法获得的形式生产。通过在初始生长阶段调整激素水平,研究人员发现他们可以在植物细胞生长时,改变它们的物理和机械特性。然后,团队使用3D打印机,将富含细胞的凝胶材料挤出成复杂的结构。使用这些方法,材料以自然界不易获得的形式和规模培养。

4.jpg
△这项研究的更多细节可以在题为“由百日草细胞培养物产生的新型、3D打印、可调谐、实验室培养的植物材料的物理、机械和微观结构表征”的论文中找到(点我传送门)

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1369702122000451#f0005

目前,已确定激素越低,植物细胞的密度越低。随着激素水平的提高,植物细胞生长的细胞结构更小、更密集,而且硬度更高。研究团队甚至实现了与某些天然木材相当的刚度。并且,打印出来的细胞结构可以存活,甚至可以在挤出后继续生长几个月。由此,可以控制培养形式,从而得到,传统农业方法无法获得的各种形式和规模的生长材料。

对于未来的工作,Beckwith团队正打算研究遗传和其他化学因素,如何影响细胞生长。他们还希望将生物打印方法应用于其他植物物种,包括松树等树木。最终,他们希望有朝一日可以根据预期应用,在实验室中种植具有特性的木制品,例如适用于建筑墙壁的高强度和绝缘结构。

An-evergreen-tree-and-dogbone-specimens-3D-printed-using-MITs-lab-grown-biomater.jpg
△3D打印实验室培育的生物材料

对3D打印木材的探索
木材和仿木材料的3D打印并不是什么新鲜事。去年,3D打印机OEM厂商Desktop Metal推出其子公司Forrust的一项技术,利用粘合剂喷射3D打印,制造功能性木材部件。
Forrust工艺的工作原理是将木材制造和造纸工业(锯末和木质素)的废料副产品升级,并将它们与特殊生物环氧树脂复合材料混合。

更多关于3D打印木材的原理和研究,请阅读南极熊的另一篇文章"木材如何实现3D打印?它是否有未来前景?"https://www.nanjixiong.com/thread-154677-1-1.html






上一篇:铂力特助力柳道万和实现新型复合材料模具产品制造升级
下一篇:赛车制造新玩法!3D打印守护新西兰赛车制造公司创新之路
回复

使用道具 举报

推动3D打印

关注南极熊

下载手机APP

联系QQ/微信9:00-16:00

392908259

南极熊3D打印网

致力于推动3D打印产业发展

快速回复 返回列表 返回顶部