Chalmersforskare har sedan tidigare lyckats ta fram ett bläck, baserad på nanocellulosa från trämassa, som kan användas i 3D-printing.
Nu presenterar de ytterligare ett framsteg i tidskriften Applied Materials Today – de har lyckats tolka träts genetiska kod och digitaliserat det så att det kan instruera en 3D-skrivare.
Det innebär att det nu går att kontrollera uppbyggandet av nanofibriler i detalj vid 3D-printning, för att fullt ut efterlikna den önskade ultrastruktur som trä har. Möjligheten att kunna hantera placering och form innebär att träts unika egenskaper nu går att återskapa artificiellt.
– Detta är ett genombrott inom tillverkningsteknologin. Det tar oss bortom vad naturen tidigare tillåtit, för att skapa nya, hållbara gröna produkter. Det innebär att de produkter som idag produceras av skogsmaterial nu, på mycket kortare tid, istället kan bli 3D-printade. Metall och plast som idag används inom 3D-printing kan ersättas med ett förnybart, hållbart alternativ, säger professor Paul Gatenholm, som leder forskningen på Chalmers, i ett pressmeddelande.
Ytterligare en fördel är att hemicellulosa, som är en naturlig del av växtens cell, tillförts i nanocellulosagelen. Hemicellulosan fungerar som ett klister som ger cellulosan tillräcklig styrka, på ett liknande sätt som växtens naturliga celluppbyggnadsprocess sker.
Teknologin öppnar enligt forskarna upp helt nya fält av möjligheter. Idag är behandling av trä tidskrävande och innebär bland annat sågning och hyvling för att veden ska utformas till produkter. Denna teknologi innebär att nya träliknande produkter kan designas och ”odlas” nedifrån och upp, på mycket kortare tid än vad som är möjligt med naturligt trä.
Som prototyp printade forskarna strukturer som ser ut som bikakor, med sina karaktäristiska håligheter. De lyckades sedan kapsla in partiklar inuti håligheterna. Cellulosa har utmärkta syrebarriäregenskaper, vilket innebär att metoden är lovande för att skapa lufttäta emballage för exempelvis livsmedel och medicin.
Även prototyper för hälsovårdsprodukter och kläder har utvecklats och ytterligare ett område där Paul ser stor potential för teknologin är i rymden. Han menar att rymden erbjuder den perfekta testbädden för att vidareutveckla teknologin.
– Växter ger otroligt återvinningsbara material. Detta innebär att råmaterial kan produceras på plats under längre rymdresor, på månen eller på Mars. Om du odlar mat i rymden, kommer du förmodligen även ha tillgång till både cellulosa och hemicellulosa, säger Paul Gatenholm.
Forskarna har presenterat teknologin för den europeiska rymdorganisationen ESA och samarbetar även med universitetet Florida Tech och NASA i andra projekt, bland annat materialtest i mikrogravitation.
– Rymdresor har alltid inneburit en katalysator för materialutveckling på jorden, säger Gatenholm.
