積層造形用途における強度、押出性、コストのための木材-麻-ケイ酸ナトリウム複合材料の最適化

科学分野:

• 材料科学
• 持続可能な製造

背景:

• 積層造形（AM）は、コストと環境への影響を削減するための持続可能な材料を求めています。
• 林業および農業の副産物は、AM用の環境に優しい原料として可能性を提供します。

研究 の 目的:

• 麻殻および繊維を含む木材-ケイ酸ナトリウム複合材料を開発および特性評価し、積層造形（AM）用途に使用すること。
• 複合材料の配合を、機械的特性、加工性、およびコスト効率のために最適化すること。

主な方法:

• 木材繊維の種類、ケイ酸ナトリウム濃度、および麻殻含有量を変えて配合を調整しました。
• レオロジー、押出、嵩密度、曲げ強度、圧縮強度を含む材料特性を評価しました。
• コスト分析を実施し、強度対コスト比を評価しました。

主要な成果:

• ケイ酸ナトリウム含有量は、レオロジーと押出性能に大きく影響しました。
• 液体含有量の増加は、最初は粘度を上昇させ、その後、高濃度で低下させました。
• より細かい粒子サイズは、一般的に機械的強度を向上させました。
• ペレット木材繊維、55重量%のケイ酸ナトリウム、および10重量%の麻殻を含む配合は、低いモーター電力で高い強度対コスト比（73.0 MPa/$）を達成しました。

結論:

• 木材および麻の副産物は、持続可能なAMのためのケイ酸ナトリウム複合材料で効果的に利用できます。
• 最適化された配合は、機械的性能、加工性、および経済的実行可能性のバランスをとります。
• 特定された最適な配合は、積層造形用途に有望な持続可能な材料を提示します。