Sekera, nebo tiskárna? Švédští vědci produkují dřevo ve 3D

Dřevo je materiál, vynikající svou složitou strukturou, kterou bylo doposud možné produkovat pouze tradičním způsobem. Vědci ze švédské Chalmers University of Technology ovšem vyvinuli nanocelulózový gel, který je možné aplikovat ve 3D tisku, čímž jsou schopni architekturu dřeva replikovat. Jejich výzkum by tak mohl znamenat revoluci ve výrobě udržitelných materiálů.

Způsob, jakým dřevo roste, je řízeno jeho genetickou informací, která mu coby do pórovitosti, houževnatosti a torzní síly poskytuje jedinečné vlastnosti. Je však omezeno možnostmi zpracování. Na rozdíl od kovů a plastů nemůže být roztaveno a tedy snáze přetvářeno. Toho je dosahováno řezáním, hoblováním a jinými úpravami.

Zpracování do podoby finálních produktů, jako je papír, karton, nebo textil ničí základní architekturu buněk dřeva. Nová technologie 3D tisku však umožňuje, aby se dřevo na základě digitalizace genetického kódu vyvinulo přesně do tvaru podle požadovaného finálního produktu.

Během tisku dřeva tak dochází k vysoce přesnému uspořádání celulózových nanovláken a replikaci architektury dřeva. „Jedná se o průlom ve výrobních technologiích,“ říká Paul Gatenholm, který vedl výzkum ve Wallenberg Wood Science Center na Chalmers University od Technology. „Nová technologie nám umožňuje překročit hranice přírody a vytvářet udržitelné produkty. Dřevo, kvůli kterému jsme doposud káceli lesy můžeme násobně rychleji tisknout ve 3D.“

Gatenholm dodává, že i kovy a plasty, které se v současné době běžně ve 3D tisku produkují, mohou být touto obnovitelnou alternativou nahrazeny.

Vzhledem k tomu, že je dřevo komplikovaným materiálem, který nezahrnuje pouze celulózu, přichází výzkumný tým z Chalmers i s přídavky hemicelulózy. Ta působí ve struktuře dřeva jako lepidlo a dává celulóze dostatečnou pevnost. Váže totiž některé látky, zejména lignin, jehož ukládáním dochází k potřebnému dřevnatění.

Nová technologie otevírá celou škálu možností. Gatenholmova skupina vidí dál a mimo produkci dřeva jakožto stavebního materiálu použila nanocelulózový gel například pro vývoj prototypu obalů. Celulóza totiž poskytuje nejen obrovské zásoby energie, ale také bariéru, od čehož si švédský tým slibuje vývoj vysoce efektivního vzduchotěsného balení potravin, nebo léčiv.

Další oblasti, kde Gatenholmova skupina vidí potenciál využití své technologie jsou zdravotnické produkty, nebo oblečení. Zásadní by však mohla být její aplikace v kosmonautice.

Švédská skupina představila svou technologii na workshopu European Space Agency (ESA) a spolupracuje s Florida Tech i NASA na dalších projektech, zahrnující například test materiálů ve stavu bez tíže.

Zdroj: materialstoday