Forskere fandt en måde at lave "3D trykt træ": Resultaterne er fantastiske

Når det kommer til de materialer, der vil blive brugt til at konstruere fremtidige byer, ville du tro, at vi kunne gøre meget bedre end træ. Samfundet graduerede til stærkere stenkonstruktioner omkring tre eller fire årtusinder eller så siden. Men af ​​grunde, der spænder fra æstetik til bæredygtighed, kan træ være ved at komme tilbage.

For det ene, selv om det ikke bidrager direkte til problemer som skovrydning, er det at gøre beton en rodet, emissionskraftig proces: Blanding 1.000, så pounds af de ting, der fører til ca. 1.000 pounds i tilsvarende emissioner, ifølge en branche rapport. Det er også grimt.

Heldigvis har en gruppe ingeniører, der arbejder på Columbia University, udviklet en potentiel løsning på begge problemer: "Digital wood", som kan oprettes ved hjælp af en 3D printer. Deres resultater er forbløffende i deres egen ret, men da de laver den seneste udgave af 3D Trykning og Additive Manufacturing, deres nye metode kan være, hvad der i sidste ende er det mest interessante fund i deres forskning.

Hvorfor lave 3D-trykt "Digital Wood"?

I deres nye papir beskriver forfatterne en slags playbook, de siger, kan i det væsentlige "photoshop" nye materialer for at give dem visse visuelle egenskaber. Gennembruddet her er, at de viste, at dette er muligt med lige anisotropiske materialer som træ, som er specielt komplicerede at replikere, fordi de indeholder forskellige fysiske egenskaber afhængigt af hvilken retning du nærmer dem fra (f.eks. Træ er stærkere mod kornet).

"Mens dette arbejde fokuserer på digital reproducerbarhed af træ, kan den samme tilgang anvendes på mange andre anisotropiske materialer," skriver forskerne. "Desuden har denne undersøgelse vist evnen til at" Photoshop "3D-strukturer for at ændre farve sammen med muligheden for at anvende interne strukturer til vilkårligt komplekse former."

Oprettelse af digitalt træ, der rent faktisk ligner træ, var ikke let, og krævede en vasketøjsliste over teknikker. For det første for at få en præcis kopi af træets visuelle egenskaber, brugte forskere en proces kaldet destruktiv billeddannelse, hvor træet blev opdelt i små prøver og fotograferet. Derefter fodrede de disse billeder til en 3D-printer, som konverterede dem til 3D-printer-klar blæk ved hjælp af en dithering-algoritme (dithering er en billedteknik, hvor to forskellige farvede pixels placeres ved siden af ​​hinanden for at skabe udseende af en tredje farve.)

De digitale træblokke blev derefter trykt ved hjælp af en Stratasys J750 printer, der bruger en metalrulle til at udjævne de mangler, der er skabt ved 3D-udskrivning ved hjælp af forskellige materialer.

Det er en interessant teknik af en række grunde, æstetik til side. En af hovedårsagerne til, at 3D-trykning ikke har medført den "nye industrielle revolution", som forudsiges af dens tidlige adoptere, er, at en 3D-printer kun er lige så nyttig som de materialer, du sætter ind i det; og den spinkle, billige termoplast, der oftest anvendes i kommerciel 3D-trykning, er ikke robust nok til mange industrielle anvendelser. Udviklinger som 3D-printere, der kan håndtere metal eller teknikker, der kan forfine eksisterende 3D-trykfarve, kan ændre det.