Когда мы говорим о композитных материалах для 3D-печати , мы часто имеем в виду термопласты с добавлением углеродных или стекловолокон. Однако существует множество альтернативных армирующих агентов, которые можно использовать в композитных материалах, включая органические волокна, такие как лен и конопля. Благодаря работе, проведенной Альянсом европейского льна и конопли, существует большой потенциал для использования этих органических материалов в производстве современных композитных материалов для таких процессов, как аддитивное производство.

Развитие биокомпозитов из льна, льна и конопли в секторе аддитивного производства обусловлено несколькими ключевыми технологиями. Среди них – бессердечниковая намотка нитей, роботизированный производственный процесс, который, по сути, наматывает пропитанные смолой льняные волокна в трехмерные структуры. Этот подход, имеющий сходство с роботизированной экструзией, позволяет создавать крупномасштабные, сложные и структурно оптимизированные геометрические формы без необходимости использования пресс-форм или опалубки.

В рамках проекта FIBRAS, проводимого в Эйндховенском технологическом университете, изучается технология бессердечниковой намотки волокон с использованием материалов, армированных льняной ровингом — короткой, обрабатываемой в промышленных масштабах формой льняного волокна. В ходе своей работы команда FIBRAS разрабатывает крупномасштабные архитектурные решетчатые конструкции, которые одновременно прочны, легки и ресурсоэффективны.

Исследовательский павильон ITECH 2024

Еще одним ключевым технологическим нововведением, открывающим потенциал использования льна и конопли в строительном секторе, является технология под названием « непрерывное вязание из строительного мусора». Хотя это и не совсем аддитивное производство, этот процесс основан на непрерывном круговом вязании для «заключения необработанных строительных отходов в бесшовные структуры из льняного волокна». Разработанная Институтом компактных и технологических разработок Штутгартского университета (ICD/ITKE) при поддержке компании Safilin, занимающейся производством льняных и конопляных пряжи, эта технология позволяет создавать самонесущие архитектурные конструкции, такие как арки и колонны, без необходимости использования связующих веществ или раствора.  

Рассматривая более подробно возможности применения биокомпозитов в аддитивном производстве, Альянс европейского льна, льна и конопли указывает на непрерывную печать с армированием льняным волокном. Сообщается, что этот процесс, в котором льняные нити соэкструдируются с термопластами, такими как PLA, уже позволяет получать композитные детали со свойствами, сопоставимыми со свойствами обычных композитных компонентов. Другие материалы для 3D-печати, такие как компаундированные льняные волокна, также позволяют производить биокомпозитные детали с использованием традиционных экструзионных платформ.

Обувь из биокомпозита, напечатанная на 3D-принтере дизайнером Алиссой Картаут.

Французский дизайнер Алисса Картаут входит в число новаторов, использующих подобные композитные материалы для 3D-печати в своей работе. В частности, в рамках своей недавней  коллекции The Cushion Issue она разработала обувь , изготовленную с помощью 3D-печати и PLA-филамента, армированного европейскими льняными волокнами. Несколько компонентов обуви, включая каблуки и стельки, были напечатаны на 3D-принтере из льняного композита, что представляет собой биоразлагаемую альтернативу более традиционным материалам, таким как смола или пластик. Как сказала дизайнер: «PLA-филамент, пропитанный льном, позволил мне создавать точные, гибкие формы, одновременно ограничивая воздействие производства на окружающую среду».

Также ведутся исследования в области 4D-печати. ​​Например, профессор Антуан ле Дюигу из Института исследований Дюпюи-де-Ломе изучает, как эти композиты из натуральных волокон можно использовать для создания структур, реагирующих на такие раздражители, как тепло или влага. 

«Европейские льняные и конопляные волокна переосмысливают возможности производства биокомпозитов, выходя далеко за рамки традиционной укладки и переходя к высокоавтоматизированным процессам, таким как намотка нитей, системы препрегов и аддитивное производство», — заявил Бруно Пех из Альянса европейских льняных и конопляных волокон. «Эти инновации открывают новые уровни точности, свободы дизайна и производительности, доказывая, что натуральные волокна готовы к самым передовым промышленным применениям».

Источник