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Investigadores de Chalmers University of Technology, en Suecia, consiguieron imprimir en 3D con una tinta a base de madera de una forma que imita la “ultraestructura” única de la madera. Su investigación podría revolucionar la fabricación de productos verdes. Por medio de la emulación de la arquitectura celular natural de la madera, ellos ahora presentan la capacidad de crear productos verdes derivados de árboles, con propiedades únicas – desde ropas, embalajes y muebles hasta productos de salud y cuidados personales.
Courtesy by Chalmers: La forma en que la madera crece es controlada por su código genético, lo que le confiere propiedades únicas en términos de porosidad, tenacidad y resistencia a la torsión. Pero la madera tiene limitaciones cuando se trata de procesamiento. A diferencia de los metales y los plásticos, no puede ser derretido y fácilmente remodelado y, en su lugar, debe ser serrado, aplanado o curvado. Los procesos que involucran conversión, para fabricar productos como papel, cartón y textiles, destruyen la ultraestructura subyacente o la arquitectura de las células de la madera. Pero la nueva tecnología ahora presentada permite que la madera haya crecido exactamente en la forma deseada para el producto final, a través del medio de impresión 3D.
Al convertir previamente la pulpa de madera en un gel de nanocelulosa, los investigadores de Chalmers ya habían logrado crear un tipo de tinta que pudiera ser impresa en 3D. Ahora, ellos presentan una gran progresión – interpretando y digitalizando con éxito el código genético de la madera, para que él pueda instruir una impresora 3D.
Esto significa que ahora, el arreglo de las nanofibrilas de celulosa puede ser precisamente controlado durante el proceso de impresión, para realmente replicar la ultraestructura deseable de la madera. Ser capaz de administrar la orientación y la forma significa que pueden capturar estas propiedades útiles de la madera natural.
“Este es un avance en la tecnología de fabricación. Esto nos permite ir más allá de los límites de la naturaleza, para crear nuevos productos verdes y sostenibles. Esto significa que los productos que hoy ya se basan en los bosques ahora se pueden imprimir en 3D en un tiempo mucho más corto. Y los metales y plásticos usados actualmente en la impresión en 3D pueden ser sustituidos por una alternativa renovable y sostenible “, dice el profesor Paul Gatenholm, que lideró esta investigación en el Wallenberg Wood Science Centre de la Chalmers University of Technology.
Un avance adicional en investigaciones anteriores es la adición de hemicelulosa, un componente natural de las células vegetales, al gel de nanocelulosa. La hemicelulosa actúa como una cola, dando a la celulosa la fuerza suficiente para ser útil, de manera semejante al proceso natural de lignificación, a través del cual las paredes celulares son construidas.
La nueva tecnología abre una nueva área de posibilidades. Los productos a base de madera ahora podrían ser diseñados y “cultivados” a pedido – en una escala de tiempo bastante reducida en comparación con la madera natural.
El grupo de Paul Gatenholm ya ha desarrollado un prototipo para un concepto innovador de embalaje. Ellos imprimieron estructuras de panal, con cámaras entre las paredes impresas y luego consiguieron encapsular partículas sólidas dentro de esas cámaras. La celulosa posee excelentes propiedades de barrera al oxígeno, lo que significa que éste puede ser un método prometedor para la creación de envases herméticos para alimentos o productos farmacéuticos, por ejemplo.
“Fabricar productos de esta manera podría llevar a enormes ahorros en términos de recursos y emisiones dañinas”, dice. “Imagínese, por ejemplo, si pudiéramos empezar a imprimir el embalaje localmente. Esto significar una alternativa para las industrias de hoy, con fuerte dependencia de plásticos y transporte de generación de C02. El embalaje puede ser proyectado y fabricado bajo pedido sin desperdicio.
También desarrollaron prototipos para productos y ropa de salud. Otra área donde Paul Gatenholm ve un enorme potencial para la tecnología es en el espacio, creyendo que ofrece el primer banco de pruebas perfecto para desarrollar aún más la tecnología.
“El material de origen de las plantas es fantasticamente renovable, de modo que las materias primas pueden ser producidas en el lugar durante viajes espaciales más largos, o en la Luna o en Marte. Si usted está cultivando alimentos, probablemente habrá acceso a la celulosa ya la hemicelulosa “, dice Paul Gatenholm.
Los investigadores ya han demostrado con éxito su tecnología en un taller en la Agencia Espacial Europea, ESA, y también están trabajando con Florida Tech y la NASA en otro proyecto, incluyendo pruebas de materiales en microgravedad.
“Viajar en el espacio siempre actuó como un” catalizador para el desarrollo material en la Tierra “, dice.
Lea el artículo “Materiales de árboles montados por impresión 3D – Tejido de madera más allá de los límites de la naturaleza” publicado en Applied Materials Today. El artículo fue publicado por primera vez en línea el 1 de marzo de 2019, con la edición impresa apareciendo en junio de 2019.
Para obtener más información, póngase en contacto con nosotros:
Paul Gatenholm Profesor, de Química e Ingeniería Química, Tecnología Biopolimérica
paul.gatenholm@chalmers.se +46 31 772 34 07
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