Investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia, han tenido éxito en la impresión 3D con una tinta a base de madera de una manera que imita la "ultraestructura" única de la madera. Su investigación podría revolucionar la fabricación de productos ecológicos. Al emular la arquitectura celular natural de la madera, ahora presentan la capacidad de crear productos ecológicos derivados de árboles, con propiedades únicas, desde ropa, embalaje, y muebles para productos sanitarios y de cuidado personal.

La forma en que crece la madera está controlada por su código genético, lo que le confiere propiedades únicas en cuanto a porosidad, tenacidad y resistencia a la torsión. Pero la madera tiene limitaciones a la hora de procesar. A diferencia de los metales y los plásticos, no se puede derretir y remodelar fácilmente, y en cambio debe ser aserrado, cepillado o curvado. Procesos que implican conversión, para fabricar productos como el papel, cartulina y textiles, destruir la ultraestructura subyacente, o arquitectura de las celdas de madera. Pero la nueva tecnología que se presenta ahora permite que la madera sea, en efecto, crecido exactamente en la forma deseada para el producto final, a través del medio de impresión 3D.

Al convertir previamente pulpa de madera en un gel de nanocelulosa, Los investigadores de Chalmers ya habían logrado crear un tipo de tinta que podía imprimirse en 3D. Ahora, presentan una progresión importante:interpretar y digitalizar con éxito el código genético de la madera, para que pueda instruir a una impresora 3D.

Significa que ahora la disposición de las nanofibrillas de celulosa se puede controlar con precisión durante el proceso de impresión, para reproducir realmente la ultraestructura deseada de la madera. Ser capaces de gestionar la orientación y la forma significa que pueden capturar esas propiedades útiles de la madera natural.

"Este es un gran avance en la tecnología de fabricación. Nos permite ir más allá de los límites de la naturaleza, para crear nuevos sostenibles, productos ecológicos. Significa que aquellos productos que hoy ya están basados ​​en el bosque ahora pueden imprimirse en 3D, en un tiempo mucho más corto. Y los metales y plásticos que se utilizan actualmente en la impresión 3-D se pueden reemplazar con un renovable, alternativa sostenible, "dice el profesor Paul Gatenholm, quien ha dirigido esta investigación en el Centro de Ciencias de la Madera Wallenberg de la Universidad Tecnológica de Chalmers.

Un avance más en la investigación anterior es la adición de hemicelulosa, un componente natural de las células vegetales, al gel de nanocelulosa. La hemicelulosa actúa como pegamento, dando a la celulosa la fuerza suficiente para ser útil, de manera similar al proceso natural de lignificación, a través del cual se construyen las paredes celulares.

La nueva tecnología abre un campo de posibilidades completamente nuevo. Los productos a base de madera ahora se pueden diseñar y 'cultivar' bajo pedido, en un período de tiempo muy reducido en comparación con la madera natural.

El grupo de Paul Gatenholm ya ha desarrollado un prototipo de un concepto de embalaje innovador. Imprimieron estructuras de panal, con cámaras entre las paredes impresas, y luego logró encapsular partículas sólidas dentro de esas cámaras. La celulosa tiene excelentes propiedades de barrera al oxígeno, lo que significa que este podría ser un método prometedor para crear envases herméticos para alimentos o productos farmacéuticos, por ejemplo.

"Fabricar productos de esta manera podría generar grandes ahorros en términos de recursos y emisiones nocivas, ", dice." Imagínese, por ejemplo, si pudiéramos empezar a imprimir envases a nivel local. Significaría una alternativa a las industrias actuales, con una fuerte dependencia de los plásticos y el transporte que genera C02. Los envases se pueden diseñar y fabricar bajo pedido sin ningún desperdicio ".

También han desarrollado prototipos de ropa y productos sanitarios. Otra área en la que Paul Gatenholm ve un gran 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 fantásticamente renovable, para que las materias primas se puedan producir en el sitio durante viajes espaciales más largos, o en la luna o en Marte. Si está cultivando alimentos, probablemente habrá acceso tanto a la celulosa como a 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 ha actuado como un catalizador para el desarrollo material en la tierra, " él dice.

El artículo, "Materiales de árboles ensamblados mediante impresión 3D:tejido de madera más allá de los límites de la naturaleza, "se publica en Materiales aplicados hoy . El documento se publicó por primera vez en línea el 1 de marzo de 2019, con la edición impresa que aparece en junio de 2019.