L’iniziativa ORNL e UMaine riceve finanziamenti per creare nuovi materiali di stampa 3D a base biologica
I ricercatori dell’Oak Ridge National Laboratory ( ORNL ) nel Tennessee hanno trascorso molto tempo a lavorare con materiali di stampa 3D unici , come poliestere , lignina e nanocellulosa , che è un nanomateriale derivato da biotecnologie. Ora, una nuova collaborazione di ricerca tra ORNL e il Centro avanzato strutture e compositi dell’Università del Maine mira ad aumentare gli sforzi per utilizzare i prodotti in legno come materiali di stampa 3D. Insieme, il team lavorerà con l’industria dei prodotti forestali per creare nuovi materiali di stampa 3D a base biologica che possono essere utilizzati per realizzare prodotti come componenti di costruzione, scafi di barche e scafi di imbarcazioni, pale eoliche e rifugi.
L’iniziativa su larga scala è stata annunciata questa settimana a Washington, DC. Dirigenti dell’università e dell’ORNL, nonché assistente segretario del DoE per l’efficienza energetica e le energie rinnovabili Daniel Simmons, il direttore esecutivo fondatore del Centro avanzato strutture e compositi Habib Dagher, e degli Stati Uniti Sens. Susan Collins, Lamar Alexander, e Angus King era a disposizione per l’annuncio, che ha anche dichiarato che UMaine e ORNL avevano ricevuto $ 20 milioni in finanziamenti federali per il programma dall’ufficio di produzione avanzata del DOE.
“Mentre Oak Ridge è un leader mondiale nella produzione additiva, l’Università del Maine è un esperto di materiali compositi a base biologica. Lavorando insieme, rafforzeranno la produzione avanzata ecologicamente responsabile in America e aiuteranno l’industria forestale nello stato del Maine “, ha affermato il senatore Collins .
Sens. Collins e King hanno richiesto l’aiuto federale per salvare l’industria in declino dei prodotti forestali nel Maine nel 2016, dopo che diverse cartiere dello stato hanno chiuso i battenti. Ciò ha portato alla fondazione del team di valutazione dello sviluppo economico (EDAT) per lavorare attraverso le agenzie al fine di elaborare strategie di sviluppo economico per le comunità rurali del Maine che soffrivano delle chiusure dei mulini. Questo team ha portato alla partnership in corso tra UMaine e ORNL.
“Utilizzare i prodotti forestali del Maine per la stampa 3D è un ottimo modo per creare nuovi posti di lavoro nel Maine e ricordare che i laboratori nazionali sono le nostre armi segrete per aiutare gli Stati Uniti a rimanere competitivi nell’economia mondiale in rapida evoluzione. La partnership tra l’Università del Maine e l’Oak Ridge National Laboratory è un modello per come la scienza e la tecnologia possono aiutare gli americani a prosperare nella nuova economia “, ha affermato il senatore Alexander.
Una rappresentazione stampata in 3D dello stato del Maine presentata da Habib Dagher, direttore esecutivo del Centro avanzato strutture e compositi di UMaine. Il materiale era un prodotto a base di legno sviluppato a UMaine. [Immagine: Contributo dell’ufficio del senatore Susan Collins]
Questo ottobre, la stampante 3D BAAM di ORNL verrà installata presso UMaine, che è attualmente considerata leader mondiale nella tecnologia della fibra di cellulosa nano (CNF). Gli studenti di UMaine possono anche visitare la Manufacturing Demonstration Facility (MDF) di ORNL, mentre lo staff del laboratorio può a sua volta conoscere fibre di cellulosa e materiali compositi presso il centro di materiali compositi di UMaine.
Uno dei primi compiti della stampante sarà quello di fabbricare uno stampo di un’imbarcazione con una plastica a base di legno, anche se il team spera di applicare la tecnologia a molte applicazioni di produzione su larga scala.
Dagher ha spiegato: “Il materiale è la nanocellulosa, fondamentalmente un albero che si innalza fino alla sua struttura nanometrica. Questi materiali hanno proprietà simili ai metalli. Li stiamo prendendo e li mettiamo in bioplastica, così possiamo realizzare plastiche molto resistenti con cui possiamo realizzare quasi tutto “.
Il team aggiungerà quindi la nanocellulosa al PLA.
“L’Università del Maine sta conducendo ricerche all’avanguardia legate alle materie prime biologiche e l’applicazione della produzione avanzata nelle industrie regionali”, ha dichiarato Thomas Zacharia, direttore di ORNL. “Siamo entusiasti di questa opportunità di ampliare la nostra base di ricerca, fornendo a UMaine l’accesso alle principali capacità nazionali che abbiamo sviluppato presso il Manufacturing Demonstration Facility di ORNL”.
L’obiettivo generale dell’iniziativa è trovare nuovi utilizzi per i prodotti a base di legno nel tentativo di rinvigorire l’industria dei prodotti forestali del Maine, contribuendo nel contempo a rafforzare la produzione regionale collegando i cluster di università-industria con l’MDF. Il finanziamento federale sarà diviso equamente tra entrambe le strutture.
“Integreremo 20 anni di ricerca nei compositi a base biologica con UMaine e la stampa 3D presso ORNL. È un motore di opportunità per i nostri studenti, docenti, personale e industria manifatturiera che lavoreranno fianco a fianco con i ricercatori del più importante laboratorio di ricerca della nostra nazione. Insieme, abbatteremo il legno alla sua struttura in nanocellulosa, lo combineremo con le bioplastiche e stamperemo con esso a centinaia di sterline l’ora “, ha affermato Dagher. “La ricerca che condurremo con l’ORNL stimolerà le tecnologie di produzione di prossima generazione utilizzando materiali riciclabili, a base biologica e economicamente efficienti che rafforzeranno l’economia della nostra regione”.
Gli scienziati di UMaine e ORNL condurranno ricerche in molteplici aree, come la modellazione multiscala, la produzione di CNF, l’essiccazione, la funzionalizzazione e la composizione con materiali termoplastici e l’analisi del ciclo di vita della sostenibilità.
Il CNF potrebbe effettivamente rivaleggiare con le proprietà dell’acciaio e, con successo, aggiungendolo alla plastica, i ricercatori potrebbero creare una materia prima rinnovabile per sistemi di materiali resistenti, riciclabili e di derivazione biologica che potrebbero persino essere stampati in 3D a una velocità di deposizione di centinaia di sterline l’ora. Inoltre, l’utilizzo di un materiale con il 50% di legno potrebbe contribuire ad aprire nuovi mercati per l’industria dei prodotti forestali.
