Su próxima silla de madera podría llegar plana y al secarse adquirir su forma tridimensional

Los objetos de madera generalmente se hacen aserrando, talla, doblando o presionando.

¡Esa es la vieja escuela! Hoy, los científicos indican cómo las formas de madera planas extruidas por una impresora 3D pueden programarse para auto-formarse en formas 3D complejas.

En el futuro, esta técnica podría usarse para hacer muebles u otros productos de madera que puedan enviarse planos a un destino y luego secarse para formar la forma final deseada.

En la naturaleza, las plantas y algunos animales pueden alterar sus propias formas o texturas.

Incluso después de cortar un árbol, su madera puede cambiar de forma a medida que se seca.

Se encoge de manera desigual y se deforma debido a las variaciones en la orientación de la fibra dentro de la madera.

“La deformación puede ser un obstáculo“, dice Doron Kam “pero pensamos que podríamos tratar de entender este fenómeno y aprovecharlo en una transformación deseable”.

A diferencia de algunos objetos naturales, las estructuras artificiales generalmente no pueden formarse a sí mismas, dice Eran Sharon, Ph.D., uno de los principales investigadores del proyecto.

Pero los científicos en los últimos años han comenzado a imprimir hojas planas que podrían formarse en formas 3D después de un estímulo, como un cambio en la temperatura, el pH o el contenido de humedad, dice Sharon.

Sin embargo, estas láminas estaban hechas de materiales sintéticos, como geles y elastómeros, señala.

“Queríamos volver al origen de este concepto, a la naturaleza, y hacerlo con madera“, dice Sharon. Él y Kam, así como Shlomo Magdassi, Ph.D., y Oded Shoseyov, Ph.D., los otros investigadores principales que asumieron este desafío con Ido Levin, Ph.D.

Hace unos años, el equipo desarrolló una tinta a base de agua ecológica compuesta de micropartículas de desperdicio de madera conocidas como “harina de madera” mezcladas con nanocristales de celulosa y xiloglucano, que son aglutinantes naturales extraídos de las plantas.

Luego, los investigadores comenzaron a usar la tinta en una impresora 3D.

Recientemente descubrieron que la forma en que se establece la tinta, o la “vía”, dicta el comportamiento de transformación a medida que el contenido de humedad se evapora de la pieza impresa.

Por ejemplo, un disco plano impreso como una serie de círculos concéntricos se seca y se encoge para formar una estructura similar a una silla de montar y un disco impreso como una serie de rayos que emanan desde un punto central se convierte en una cúpula o estructura similar al cono.

La forma definitiva del objeto también se puede controlar ajustando la velocidad de impresión, encontró el equipo.

Esto se debe a que la contracción ocurre perpendicular a las fibras de madera en la tinta, y la velocidad de impresión cambia el grado de alineación de esas fibras.

Una velocidad más lenta deja las partículas más orientadas al azar, por lo que la contracción ocurre en todas las direcciones.

La impresión más rápida alinea las fibras entre sí, por lo que la contracción es más direccional.

Los científicos aprendieron a programar la velocidad de impresión y la vía para lograr una variedad de formas finales.

Descubrieron que apilar dos capas rectangulares que se imprimen en diferentes orientaciones produce una hélice después del secado.

En su último trabajo, descubrieron que pueden programar la vía de impresión, la velocidad y el apilamiento para controlar la dirección específica del cambio de forma, como si los rectángulos giran en una hélice que espiraliza en sentido horario o en sentido antihorario.

El refinamiento adicional permitirá al equipo combinar las sillas de montar, cúpulas, hélices y otros motivos de diseño para producir objetos con formas finales complicadas, como una silla.

En última instancia, podría ser posible fabricar productos de madera que se envíen al usuario final, lo que podría reducir el volumen y los costos de envío, dice Kam.

“Luego, en el destino, el objeto podría deformarse en la estructura que desee“.

Eventualmente, podría ser factible licenciar la tecnología para el uso doméstico para que los consumidores puedan diseñar e imprimir sus propios objetos de madera con una impresora 3D regular, dice Sharon.

El equipo también está explorando si el proceso de transformación podría ser reversible.

“Esperamos demostrar que, en algunas condiciones, podemos hacer que estos elementos respondan a la humedad, por ejemplo, cuando queremos cambiar la forma de un objeto nuevamente“, dice Sharon.

Fuente: ACS