Израильские учёные представили следующее поколение технологии плоской упаковки с самосборной мебелью. По их словам, деревянные детали, созданные на 3D-принтере, можно приспособить для самосборки в сложные формы, такие как кровати и шкафы.
Обычно детали мебели изготавливают путём распиливания, резьбы или прессования. Однако учёные Еврейского университета в Иерусалиме пошли другим путём. Они использовали процесс, когда древесина меняет форму и текстуру по мере высыхания.
Несколько лет назад исследователи придумали экологически чистые чернила на водной основе, состоящие из микрочастиц древесных отходов. «Древесная мука» смешивается с нанокристаллами целлюлозы и ксилоглюканом, которые представляют собой растительные связующие вещества. Учёные начали использовать чернила в 3D-принтере.
Недавно они обнаружили, что то, как наносятся чернила, диктует изменение поведения изделия по мере испарения влаги. Например, плоский диск, напечатанный в виде ряда концентрических кругов, высыхает и сжимается, образуя седлообразную структуру, напоминающую картофельные чипсы Pringles. Диск, напечатанный в виде серии лучей, исходящих из центральной точки, превращается в куполообразную или конусообразную структуру. Окончательную форму также можно контролировать, регулируя скорость печати.
Усадка происходит перпендикулярно древесным волокнам в краске, а скорость печати меняет степень их выравнивания. Более медленная скорость оставляет частицы более беспорядочно ориентированными, поэтому усадка происходит во всех направлениях. Более быстрая печать выравнивает их, и усадка становится более направленной.
Учёные научились программировать скорость печати и её траекторию для получения различных конечных форм. Так, если сложить два прямоугольника, напечатанных в разных ориентациях, после высыхания получится спираль.
Исследователи также показали, что могут программировать траекторию печати, скорость и укладку, чтобы контролировать конкретное направление изменения формы, например, закручивание прямоугольника в спираль по часовой стрелке или против неё.
Дальнейшая доработка позволит команде комбинировать сиденья, купола, спирали и другие дизайнерские предметы для создания объектов сложной конечной формы, такой как стул.
В конечном счёте, считают учёные, можно будет производить изделия из дерева, которые будут доставляться конечному пользователю в плоском виде, а потом «самособираться» в процессе высыхания.
Также, считают они, можно будет лицензировать технологию для домашнего использования, чтобы потребители могли проектировать и печатать свои собственные деревянные предметы с помощью обычного 3D-принтера.
Исследователи также изучают, можно ли сделать процесс морфинга обратимым, чтобы менять форму получившегося объекта.
В начале 2022 года IKEA выпустила первую коллекцию товаров Flamträd, напечатанных на 3D-принтере. При печати предметов интерьера использовали селективное лазерное спекание для создания сложных решетчатых конструкций.
