|

Новый продукт открывает двери для деревянных изделий, напечатанных на 3D-принтере

Некоторые продукты можно изготавливать более легко и без отходов, если делать это с помощью аддитивного процесса 3D-печати, в отличие от традиционного процесса вычитания древесины. Все эти изделия были изготовлены из материала Forust без токарной обработки по дереву.

Новый продукт и процесс меняют представление о 3D-печати и расширяют возможности дизайна для создания вещей из дерева без отходов.

Новый продукт под названием Forust был разработан компанией Desktop Metal из Бостона, занимающейся технологией 3D-печати. Он использует опилки и клей в управляемом компьютером процессе, который позволяет создавать деревянные детали без отходов в конструктивных конфигурациях, которые трудно или невозможно достичь с помощью традиционных субтрактивных процедур деревообработки.

Один из соавторов процесса недавно подробно рассказал нам о продукте, процессе и возможностях этой новой технологии. Рональд Раэль — профессор архитектуры Калифорнийского университета. Колледж экологического дизайна Беркли. Он говорит, что движущая сила развития Forust связана с созданием более устойчивой модели производства древесины, но она также может решить множество задач производства древесины — от исторических реставраций до создания роскошных деревянных изделий и совершенно новых продуктов, о которых недавно еще только можно было мечтать. 

Создание деревянных изделий Forust, напечатанных на 3D-принтере, представляет собой процесс, в котором используются опилки и клей и используются компьютерные технологии для создания деревянных деталей из отдельных частиц.

О процессе

Раэль говорит, что процесс создания Forust сильно отличается от общепринятой концепции 3D-печати. «Может быть, многие из ваших зрителей слышали о 3D-печати и думают о пластике, пропущенном через маленькое сопло, а иногда появляются различные материалы, такие как металлы или дерево с этим пластиком, но наш процесс очень, очень отличается», — сказал Раэль. «Мы используем повторно используемые и переработанные опилки, поэтому мы берем порошок опилок и распыляем на него биоразлагаемый и нетоксичный клей, чтобы склеить его, поэтому мы воссоздаем опилки для создания более крупных деревянных изделий».

Раэль говорит, что используемый процесс на самом деле не является новой технологией, но его применение для создания изделий из дерева — это новое приложение, которое расширяет потенциал старого процесса 3D-печати.

«Технология — действительно интересная технология, и это одна из старейших форм 3D-печати». — сказал Раэль. «Это было около 30 лет. Это то, что просто не использовало много различных видов материальных технологий. Одним из наших нововведений является то, что мы смогли ввести в систему новый тип материала».

Из материала Forust можно изготавливать самые разные изделия — от небольших предметов роскоши из дерева, таких как автомобильная ручка переключения передач, до более крупных и более конструктивных деталей.

Что она может делать?

Раэль рисует картину использования этой технологии для создания «почти всего», но у нее есть определенные приложения и возможности дизайна.

«Это действительно зависит от воображения дизайнеров, но мы можем вообразить такие вещи, как архитектурные изделия для интерьеров, любые виды облицовки стен, покрытия, почти все, что вы можете себе представить, роскошные интерьеры, товары народного потребления, мебель», — сказал он. «Мы начинаем с частицы опилок, и мы можем представить, что если вы вырастите эту частицу, эти частицы опилок и склеите их вместе, чтобы придать любую форму, вы действительно сможете сделать все, что только можете вообразить».

Одно приложение включает воспроизведение исторических формованных изделий без необходимости создавать профили формовочных ножей или обрабатывать больше, чем точное количество материала, которое вам нужно.

«Например, при историческом ремонте у вас может быть определенная лепнина, и она может сгнить. Так что там может быть очень маленький раздел или что-то в этом роде. Итак, вы должны пройти через все эти настраиваемые инструменты, чтобы воспроизвести его, а это может быть очень дорого», — объяснил Раэль. «Но сегодня вы можете сделать 3D-сканирование с помощью телефона, iPhone или смартфона, и у вас будет мгновенный файл CAD, который вы можете отправить нам, и он будет готов к печати».

Эти деревянные пропеллеры, напечатанные на 3D-принтере, изготовленные из материала Forust, демонстрируют зернистость, как изделия из натурального дерева.

Новый тип текстуры

Этот процесс создает собственное зерно на отпечатанных деревянных деталях. В заявлении на веб-сайте Forust результат описывается как «3D-печать, цифровое рематериализованное дерево с текстурой, которая проходит по всей части и может быть отшлифована и отполирована».

Раэль описывает процесс более подробно. «Поскольку аддитивное производство осуществляется слой за слоем, точно так же, как деревья наращивают слои по мере роста, материал имеет определенную направленность», — сказал он. «Эти слои в некоторых случаях могут имитировать или выглядеть как текстура древесины, как если бы продукт на самом деле рос так же, как росло дерево. Но мы также можем делать некоторые очень особенные вещи слой за слоем, например, мы можем вводить разные цвета в слои».

Технологию 3D-печати можно использовать не только для печати древесных частиц, но и для печати изображений на древесине или даже на ней. «Если вы хотите имитировать структуру дерева любого вида, вы действительно можете сделать это в структуре дерева», — сказал Раэль.

По его словам, это также открывает возможности для финишной и предварительной отделки. Гиперлокализованный цвет, даже изображения могут быть нанесены на деревянное изделие как часть процесса. Раэль сравнил это с нанесением морилки тонкой кистью не только на внешнюю сторону деревянного изделия, но и внутри, через слои зерна или внутри слоев самих волокон.

То, что мы делали до сих пор, — это имитирование различных видов древесных волокон, но на самом деле это может быть что угодно или любое изображение», — сказал Раэль. «Это открывает новые возможности того, как может выглядеть отделка деревянных изделий, и это еще предстоит открыть».

Вся эта плитка «живой стены» была напечатана на 3D-принтере в Forust, включая полые сосуды, которые было бы чрезвычайно сложно или невозможно изготовить в традиционных процессах обработки дерева.

По сравнению с натуральным деревом

Подобно тому, как мастера по дереву выбирают определенные породы древесины по их определенным свойствам, чтобы наилучшим образом подобрать их для конкретного применения, естественно, хотелось бы знать, как Forust сравнивает по прочности и другим характеристикам с натуральным деревом.

«Forust — изотропный материал, и в некоторых случаях он имеет прочность, сравнимую с древесиной, если не большую, — сказал Раэль. «Мы можем сделать его очень сильным. У него есть структурные возможности».

Он сказал, что они ограничены возможностями существующего оборудования для печати деталей Forust. Например, не думайте, что Forust в настоящее время является основным продуктом для больших структурных балок.

«Прелесть в том, что большинство деревянных изделий, если они собираются, сделаны из меньших деревянных деталей, поэтому мы можем производить множество деталей для производства более крупных структурных элементов», — сказал он. «Я не хочу точно сказать, что это как ламинированная древесина, но в некотором смысле это ламинированная древесина на микроскопическом уровне. Мы также можем ламинировать детали, но эти детали не обязательно должны быть плоскими, как изделия из клееной древесины. Они могут быть разных форм, и их можно соединять, соединять и склеивать».

Одним из преимуществ Forust перед натуральным деревом является более высокая стабильность размеров, которую можно даже улучшить за счет покрытий, наносимых во время процесса печати и после того, как деталь напечатана.

«Что интересно в этом, так это то, что он нанесен на слои, так что это не просто покрытие внешней поверхности, а на самом деле несколько слоев», — сказал он. «Вместо того, чтобы распылять или красить, как на предмет мебели, например на столе, он гораздо глубже внедряется в древесные частицы».

Рональд Раэль — профессор архитектуры в Калифорнийском университете. Колледж экологического дизайна Беркли и соавтор Forust, нового изделия из дерева, напечатанного на 3D-принтере.

Аддитивное против вычитающего

Понимание потенциала этой новой технологии во многом связано с пониманием различий между аддитивным и субтрактивным производством.

В традиционной деревообработке процесс в основном является вычитающим, глядя на деревья, удаляя материал для изготовления бревен, удаляя больше материала для изготовления пиломатериалов, и продолжая процесс вычитания, удаляя еще больше материала для определения размеров деталей, создавая столярные изделия и формируя детали как для декоративных целей. и механического назначения. Напротив, аддитивные процессы начинаются с нуля и добавляют материал для получения окончательного результата.

«Поскольку мы выращиваем его аддитивно, мы можем создавать формы и формы, которые невозможно было бы реализовать с помощью других инструментов», — сказал Раэль. «Это открывает новые возможности, возможно, даже продукты, о которых еще только предстоит вообразить».

Но это также требует другого мышления. Работникам по дереву придется отказаться от своего субтрактивного мышления и мыслить аддитивно, чтобы в полной мере воспользоваться преимуществами аддитивных процессов.

«Я думаю, что в определенном смысле нужно сначала отказаться от того, что означает вычитание из древесины, и просто позволить себе представить себе, что могло бы быть возможным», — объясняет Раэль. «Например, если вы хотите создать очень большую сферу или пустоту внутри деревянного блока с очень маленьким отверстием, входящим в него, я не могу представить инструмент, который бы сделал это очень легко или вообще сделал. Но это вполне возможно с аддитивным производством».

Раэль считает, что понимание производственных процессов плотниками зависит от инструмента. «Я думаю, что мастера по дереву или мастера начинают думать, основываясь на инструменте. Они могут думать о том, что делает долото или что делает ленточная пила, или что делает фрезерный станок с ЧПУ», — объясняет он. «И мастера начинают продумывать эти инструменты. Я думаю, что мы должны признать одну вещь: это инструмент совершенно нового типа, и это именно то, чем он является. Этот инструмент позволяет нам создавать новые виды объектов».

Изготовление деталей из отходов

Устойчивое развитие явно стоит за развитием Forust. Даже название продукта происходит от этой цели.

«Мы решили пойти с Forust на U-S, потому что мы верим, что, возможно, мы сможем сохранить лес для нас, планеты и для будущего», — сказал он. Раэль подчеркивает, что Forust решает серьезную проблему в деревообработке, обращаясь с большим количеством отходов.

«Если бы вы хотели проделать дыру в дереве, вы удалили бы всю эту древесину, и у вас осталась бы куча древесной пыли, опилок, стружек. Мы начинаем с этого, — объясняет он. «Итак, когда мы что-то делаем, у нас не остается груды древесной пыли. Нам остается только продукт, и эти остаточные отходы могут быть переработаны обратно в нашу систему, и мы можем продолжать делать объекты таким же образом».

Эффективность

Раэль считает, что аддитивные процессы в целом и продукт Forust в частности повышают эффективность деревообработки. Первоначально деревообработчики могли быть привлечены к продукту, который можно производить без отходов, как к само по себе эффективности, но Раэль говорит, что концепция эффективности должна быть шире.

«Эффективность продукта может заключаться в том, что он может быть намного более легким, или это может быть оболочка, или это может быть трехмерный объект, который будет очень трудно сделать, чтобы он работал с шумоподавлением. Я думаю, что возможности безграничны», — сказал он. «Тяжелый кусок дерева может быть и легким. Его можно перфорировать способами, которые не просто просверливают, а сложными способами, которые являются гораздо более трехмерными. Так что, я думаю, еще предстоит открыть для себя виды продукции, которую можно было бы производить».

Модель сервисного бюро

В то время как многие плотники захотят спросить о покупке машин для 3D-печати продуктов Forust, компания изначально работает по модели сервисного бюро. Это означает, что производители древесины отправят отсканированные изображения или цифровые файлы в Desktop Metal, чтобы они напечатали их в материале Forust. Компания хочет сделать доступными наборы программных инструментов, чтобы клиенты могли работать с помощью аддитивного дизайна для создания необходимых деталей. Раэль подчеркивает, что деревообработчикам необходимо подходить ко всем аддитивным процессам как к новому инструменту для своих цехов.

«Если мы подумаем о моменте, когда был создан конкретный деревообрабатывающий инструмент, такой как фрезерный станок с ЧПУ, долото или что-то еще, это расширило возможности изготовления», — сказал он. «Мы просто собираемся расширить возможности создания. Мы могли бы подумать о традиционных древесных процессах, таких как, например, реставрация древесины, но мы можем подумать о будущем изделий из дерева, которые еще предстоит открыть, и это будут самые захватывающие открытия, которые могут произойти».

William Sampson
Woodworking Network

Похожие записи

Добавить комментарий