Investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia, han logrado imprimir en 3D con una tinta a base de madera de una manera que imita la 'ultraestructura' única de la madera. Su investigación podría revolucionar la fabricación de productos ecológicos. Mediante la emulación de la célula celular naturalarquitectura de la madera, ahora presentan la capacidad de crear productos verdes derivados de los árboles, con propiedades únicas, desde ropa, envases y muebles hasta productos para el cuidado de la salud y el cuidado personal.
La forma en que crece la madera está controlada por su código genético, que le otorga propiedades únicas en términos de porosidad, tenacidad y resistencia a la torsión. Pero la madera tiene limitaciones cuando se trata de procesamiento. A diferencia de los metales y los plásticos, no se puede fundir yse puede remodelar fácilmente y, en cambio, debe ser aserrada, cepillada o curvada. Los procesos que implican conversión, para hacer productos como papel, cartón y textiles, destruyen la ultraestructura subyacente o la arquitectura de las celdas de madera. Pero la nueva tecnología ahora presentada permite la maderapara que, en efecto, crezca exactamente en la forma deseada para el producto final, a través de la impresión 3D.
Al convertir previamente la pulpa de madera en un gel de nanocelulosa, los investigadores de Chalmers ya habían logrado crear un tipo de tinta que podría imprimirse en 3D. Ahora, presentan una progresión importante: interpretar con éxito el código genético de la madera y digitalizarlo para quepuede instruir a una impresora 3D.
Esto significa que ahora, la disposición de las nanofibrillas de celulosa se puede controlar con precisión durante el proceso de impresión, para replicar realmente la ultraestructura deseable de la madera. Ser capaz de gestionar la orientación y la forma significa que pueden capturar esas propiedades útiles de la madera natural.
"Este es un avance en la tecnología de fabricación. Nos permite ir más allá de los límites de la naturaleza, para crear nuevos productos verdes sostenibles. Significa que aquellos productos que hoy ya están basados en bosques ahora pueden imprimirse en 3D, en untiempo mucho más corto. Y los metales y plásticos utilizados actualmente en la impresión 3D pueden reemplazarse con una alternativa renovable y sostenible ", dice el profesor Paul Gatenholm, quien dirigió esta investigación a través del Centro de Ciencias de la Madera Wallenberg en Chalmers.
Un avance adicional es la adición de hemicelulosa, un componente natural de las células vegetales, al gel de nanocelulosa. La hemicelulosa actúa como un pegamento, dándole a la celulosa suficiente resistencia para ser útil, de manera similar al proceso natural de lignificación,a través del cual se construyen las paredes celulares.
La nueva tecnología abre un área completamente nueva de posibilidades. Los productos a base de madera ahora se pueden diseñar y 'cultivar' a pedido, en un tiempo muy reducido en comparación con la madera natural.
El grupo de Paul Gatenholm ya ha desarrollado un prototipo para un concepto innovador de empaque. Imprimieron estructuras de panal, con cámaras entre las paredes impresas, y luego lograron encapsular partículas sólidas dentro de esas cámaras. La celulosa tiene excelentes propiedades de barrera al oxígeno, lo que significa que estopodría ser un método prometedor para crear envases herméticos para alimentos o productos farmacéuticos, por ejemplo.
"Fabricar productos de esta manera podría generar grandes ahorros en términos de recursos y emisiones nocivas", dice. "Imaginemos, por ejemplo, si pudiéramos comenzar a imprimir envases localmente. Significaría una alternativa a las industrias de hoy en día, con grandesdependencia de los plásticos y el transporte generador de CO2. El embalaje podría diseñarse y fabricarse bajo pedido sin desperdicio ".
También han desarrollado prototipos para productos y ropa para el cuidado de la salud. Otra área en la que Paul Gatenholm ve un gran potencial para la tecnología es en el espacio, creyendo que ofrece el primer banco de pruebas perfecto para desarrollar aún más la tecnología.
"El material de origen de las plantas es fantásticamente renovable, por lo que las materias primas se pueden producir en el sitio durante viajes espaciales más largos, o en la luna o en Marte. Si está cultivando alimentos, probablemente habrá acceso a celulosa y hemicelulosa", dice Paul Gatenholm.
Los investigadores ya han demostrado con éxito su tecnología en un taller en la Agencia Espacial Europea, ESA, y también están trabajando con Florida Tech y NASA en otro proyecto, que incluye pruebas de materiales en microgravedad.
"Viajar en el espacio siempre ha sido el catalizador para el desarrollo material en la tierra", dice.
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Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Chalmers . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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