打破3D列印材料 中正大學研發植物纖維軟材料申請專利 (2022-05-04 20:37:31)



【記者 吳瑞興/嘉義縣 報導】國內3D列印技術正夯,近年更受到醫療、建築營造業關注,卻礙於醫材、建材使用的矽膠和混凝土等易變形、崩塌,造成物件無法成型或強度不足。中正大學前瞻製造系統頂尖研究中心研發一種「含植物纖維的積層列印軟材料」,不僅就地取材,添加鳳梨葉、竹葉、咖啡渣等農業廢棄物,來提高矽膠、混凝土的韌性和支撐性,更開發軟體精準計算強度和填充比例。目前該技術已申請專利,並持續與廠商、醫院協同合作。

「通常3D列印是層層堆疊,一般硬材料經過加熱軟化,一接觸室溫就會馬上變硬,矽膠、混凝土卻是第一層還沒乾,再疊第二層就會變形。」中正大學前瞻中心主任劉德騏說,目前3D列印使用金屬、塑膠等傳統硬材料,在研發和商業應用上已相當成熟,反觀矽膠、混凝土從機器噴嘴擠出後,塑形仍有許多需克服的難題。

劉德騏也表示,過去大多使用灌模生產矽膠零件,可是一旦遇到常用於鞋墊、醫療輔具的複雜蜂巢結構,就無法以灌模製造。而依賴人力施工的建築業也因缺工問題,不得不另尋新的建築工法,節省工程時間和人力成本,因此混凝土3D列印的省時、客製化便成優勢。

看準3D列印軟材料這片藍海,中正大學前瞻中心3年前著手進行軟材料的製造流程與軟體開發。中正團隊從雲嘉在地農產出發,利用鳳梨葉、鳳梨皮、稻梗、竹葉、咖啡渣等廢棄物的植物纖維,解決矽膠和混凝土易變形、塌陷的先天缺點。「就像建築物的柱子裡面有鋼筋,加了纖維如同裝支架,在3D列印的時候可以加強整體結構。」劉德騏說,矽膠、混凝土有黏性,也容易吸附在植物纖維上,更提高塑型的穩定性。

劉德騏指出,鳳梨葉抗火、稻梗抗摩擦,咖啡渣則可吸水、防霉,將這些植物纖維摻入矽膠、混凝土中除了效果不打折,也能達到節能減碳。而中正大學前瞻中心研發含植物纖維的3D列印軟材料,當中最大的賣點更是中正團隊獨家開發的分析軟體,從形狀、強度、排向到纖維跟矽膠、混凝土的填充比例,都能精準計算與預估,未來更能協助廠商選出最佳列印的組合與模式。

目前中正團隊已申請技術專利,不僅與廠商共同開發的矽膠材料通過醫療驗證,也與嘉基醫院著手研發3D列印的矽膠醫療器具。此外,近期正積極尋求新建築工法的台泥更是找上門來接洽協同合作,盼借用中正前瞻中心技術,開發屬於3D列印混凝土工法的建材。(照片國立中正大學提供)





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