Filaments antibactériens en bois-polymère pour l’impression 3D

Guangyi Ai, Huining Xiao, et Meng Gong

Une équipe de la Faculté de foresterie et de gestion de l’environnement de l’Université du Nouveau-Brunswick (UNB) travaille actuellement sur un projet de recherche qui touche à deux aspects novateurs de la fabrication de produits en bois. En collaboration avec le Wood Science and Technology Centre (WSTC) de l’université, le groupe effectue des recherches sur les technologies d’impression 3D et les technologies de matériaux composites bois-plastique afin de mettre au point une « recette optimisée de filaments antibactériens bois-polymère » répondant aux normes de sécurité alimentaire.

Le WSTC de l’UNB est un centre de recherche appliquée et de développement autonome qui répond aux besoins des industries des produits du bois à valeur ajoutée, de la construction en bois et des bioproduits forestiers non ligneux du Canada atlantique. Sa mission est de renforcer la capacité d’innovation de l’industrie des produits du bois et, par ce processus, de créer et de favoriser une interface efficace entre l’université et l’industrie des produits du bois. L’interface est créée et maintenue en exposant les professeurs et les étudiants aux questions et aux problèmes actuels de l’industrie et en mettant l’expertise de l’université à la disposition de l’industrie, comme les filaments antibactériens en bois-polymère pour les projets d’impression 3D.

Au 21ème siècle, avec les besoins croissants en matière d’impression 3D et le développement du prototype rapide autoreproductible qui réduit considérablement le coût de l’impression 3D, les technologies de fabrication additive se sont étendues aux secteurs de l’aérospatiale, de l’automobile, de la médecine, de l’architecture, de l’éducation, et de la mode.

En collaboration avec le WSTC et le département de génie chimique de l’UNB, les chercheurs avaient deux objectifs. D’abord, développer une recette optimisée de filaments antibactériens faits de farine de bois d’épinette, d’acide polylactique (PLA) et de chlorhydrate de polyhexanide (PHMB), puis examiner leurs propriétés, notamment leur imprimabilité, leur résistance à la traction et leur durabilité. Les matériaux utilisés dans ce projet comprenaient des granulés thermoplastiques vierges de PLA d’un diamètre de 3 mm, de la farine d’épinette blanche (Picea glauca), du silane (un agent anti-moisissure) et du chlorhydrate de polyhexanide (PHMB, un agent antimicrobien).

Une extrudeuse à double vis a été utilisée pour fabriquer des filaments de composite bois-PLA à une température de 185 °C et à une vitesse d’extrusion de 1 m/min. Des spécimens de coupons d’os de chien ont été imprimés en 3D à l’aide des filaments de différentes recettes développés. Le module et la résistance à la traction, la propriété antibactérienne et l’adsorption d’eau de chaque spécimen de coupon ont ensuite été testés et calculés. Le microscope électronique à balayage a été utilisé pour observer la liaison interfaciale entre la farine de bois et le PLA.

Il s’est avéré que la farine de bois et le PHMB avaient clairement peu ou pas d’impact sur les propriétés de traction. Le module et la résistance à la traction les plus élevés sont apparus dans les spécimens fabriqués à partir du filament contenant 5 % de farine de bois, 93 % de PLA et 2 % de PHMB. L’équipe de recherche développera de nouvelles recettes de filaments ayant une bonne résistance au feu, fabriqués à partir de PLA et d’autres déchets de bois tels que la farine provenant de la fabrication de produits en bois modifiés thermiquement.

Pour en savoir plus sur les services d’essai et de recherche proposés par le centre, visitez son site web, son Twitter ou sa page LinkedIn. Pour toute question, veuillez contacter Jon Barteaux, responsable des projets et des affaires, à l’adresse woodsci@unb.ca.

Vous aimerez peut-être aussi