Skip to main content

22 Mar, 2024

Une première mondiale : des objets en bois sont imprimés en 3D à partir d’ingrédients exclusivement issus du bois.

Une première mondiale : des objets en bois sont imprimés en 3D à partir d’ingrédients exclusivement issus du bois.

De gauche à droite, les membres de l’équipe M.S.H Thakur, Muhammad Rahman et Chen Shi posent avec des lettres en bois imprimées en 3D dans le cadre de l’étude.

Des scientifiques ont mis au point une nouvelle « encre » qui permet d’imprimer en 3D des objets en bois. Ce matériau pourrait permettre de réduire la quantité de bois gaspillée dans la fabrication de divers produits et d’utiliser les déchets de bois existants qui, autrement, finiraient brûlés ou mis en décharge.

Tout d’abord, l’utilisation du bois dans les supports d’impression 3D n’est pas une idée nouvelle.

Nous avons notamment vu des objets en bois imprimés à partir de cellulose dérivée du bois, ainsi qu’une guitare imprimée en 3D à partir de sciure de bois mélangée à une résine bio-époxy. Des scientifiques du MIT sont même en train de mettre au point une méthode permettant de faire pousser du bois cultivé en laboratoire pour lui donner des formes tridimensionnelles prédéterminées.

Des chercheurs de l’université Rice de Houston affirment toutefois qu’ils sont les premiers à imprimer en 3D de véritables objets en bois à partir d’un matériau composé uniquement des éléments naturels du bois.

Outre l’eau, l’encre visqueuse se compose de nanofibres de cellulose, de nanocristaux de cellulose et de lignine, un type de polymère organique qui constitue la majeure partie du tissu de soutien des plantes, y compris des arbres. La cellulose et la lignine peuvent être récoltées à partir des déchets de bois générés par les industries de la sylviculture, de la construction et des biens de consommation.

L’encre de bois est utilisée pour construire des objets en couches successives par le biais d’un processus d’impression 3D connu sous le nom d’écriture directe à l’encre (DIW). Ce procédé est similaire à la technique de modélisation par dépôt de matière fondue (FDM) couramment utilisée, dans laquelle un matériau fondu est extrudé à partir d’une buse et durci en refroidissant. Dans la technique DIW, au lieu de refroidir, le matériau est rendu solide par un processus de frittage.

Pour l’encre de bois, le processus de frittage consiste à lyophiliser les objets imprimés à -85 ºC pendant 48 heures, puis à les chauffer à 180 ºC pendant 20 à 30 minutes. L’étape de chauffage transforme la lignine en une « colle moléculaire » qui lie les fibres et les cristaux de cellulose.

Une sélection d’objets en bois imprimés en 3D, dont une petite table et une chaise

Les petits objets imprimés à partir de ce matériau sont apparemment très proches du bois naturel en termes d’apparence, de structure, de texture, de stabilité thermique et même d’odeur. Ils sont également plus résistants mécaniquement que le bois de balsa naturel, qui a été utilisé comme référence dans l’étude. En prime, ils sont biodégradables lorsqu’ils sont mis au rebut.

Plus important encore, lorsqu’un objet est imprimé à partir de l’encre, seule la quantité exacte d’encre nécessaire à l’impression de cet objet est utilisée. En revanche, lorsqu’un objet est sculpté ou fraisé à partir d’un bloc de bois naturel, la totalité du bois enlevé est perdue.

« La possibilité de créer une structure en bois directement à partir de ses propres composants naturels ouvre la voie à un avenir plus respectueux de l’environnement et plus innovant », a déclaré le scientifique principal, le professeur adjoint Muhammad Rahman. « Il annonce une nouvelle ère de construction durable en bois imprimé en 3D.

Les scientifiques admettent que les étapes de lyophilisation et de chauffage du processus sont gourmandes en énergie, c’est pourquoi ils explorent d’autres solutions. Un article sur leurs recherches a récemment été publié dans la revue Science Advances.

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adk3250

https://news.rice.edu/news/2024/rice-researchers-develop-3d-printed-wood-its-own-natural-components