Uporaba lesno-plastičnih kompozitov v tehnologiji 4D tiska

Abstract

Tridimenzionalni tisk (3D) z uporabo lesno-plastičnih filamentov je že dobro poznan, vse bolj pa se raziskuje tudi uporaba lesa v štiridimenzionalnem (4D) tisku. 4D tisk je razvijajoče se področje dodajalnih tehnologij, kjer s primerno zasnovo 3D tiskanja in uporabo ustreznih materialov naredimo izdelke, ki ob ustreznih zunanjih sprožilcih spreminjajo obliko in tvorijo dinamične strukture. Pri 4D tisku lahko higroskopnost lesa - običajno pojmovano kot njegovo pomanjkljivost - izkoristimo in zasnujemo izdelke, ki spremenijo obliko glede na spremembo klimatskih pogojev, predvsem vlažnost okolice. V raziskavi smo s FDM tehnologijo (modeliranje s spajanjem slojev) 3D tiska iz PLA (polimlečna kislina) in lesno-plastičnih filamentov (les-PLA) izdelali preizkušance z različnimi razmerji materialov, pri katerih smo spremljali odziv v spreminjajočih klimatskih pogojih. Za spremljanje spremembe oblike, kot je ukrivljanje, smo izdelali sestavljene preizkušance po principu bimetala (aktuatorje), kjer smo za pasivno plast (ob spremembi vlažnosti okolice ne spreminja svojih dimenzij) uporabili PLA, za aktivno plast (spreminja dimenzije ob spremembi vlažnosti okolice) pa les-PLA v različnih razmerjih debelin ter jih izpostavili laboratorijskim ter zunanjim pogojem. Rezultati so pokazali, da dodatek lesa pri lesno-plastičnih kompozitih v spreminjajoči se klimi povzroča dimenzijske spremembe in s tem spremembe oblike načrtovanih aktuatorjev. Sprememba oblike je odvisna od razmerja debelin slojev materialov v dvoslojnem aktuatorju, od sorpcije vodne pare ter od vsebnosti lesa v uporabljenem lesno-plastičnem kompozitu.