Partindo da premissa que “do velho se faz novo”, uma equipa de investigação norte-americana pegou em resíduos lenhosos e com elas criou um inovador filamento para impressão 3D de madeira. Esta é uma área com potencial e mais um caminho para prolongar o ciclo de reutilização deste material florestal.

Uma equipa de investigadores da Rice University (Texas) e do Laboratório Nacional de Oak Ridge, nos Estados Unidos, desenvolveu um filamento para impressão 3D de madeira. O material é feito de lenhina e celulose, extraídos de resíduos da indústria da madeira para construção e mobiliário.

Os resultados, apresentados num artigo publicado já em 2024 pela revista científica Science Advances (vol. 10), demonstram que o material permite criar diversos objetos que replicam a madeira natural em impressão 3D.

O filamento e o processo permitem criar peças completas ou partes para serem depois montadas num objeto final. Como exemplo desta segunda possibilidade, os investigadores imprimiram uma mesa de quatro pernas, na qual as bases foram impressas de forma separada do tampo.

A equipa de investigação espera que a descoberta possa “abrir caminho para a construção em madeira impressa em 3D como uma via sustentável para a reutilização/reciclagem da madeira natural”, até porque as estruturas obtidas no projeto são semelhantes aos objetos tradicionais feitos em madeira: a nível visual, olfativo e táctil – mas também em termos das propriedades mecânicas da madeira natural.

Em paralelo, e tal como acontece na impressão tridimensional com outro tipo de filamentos, o processo de impressão 3D de madeira implica, por norma, menos desperdícios e ineficiências do que na indústria tradicional.

© Artigo “Three-dimensional printing of wood”, Science Advances

“Tinta”, frio e calor – um processo que não termina na impressão

O filamento usado para imprimir tridimensionalmente as peças é feito à base de resíduos de madeira e inclui nanocristais de celulose, nanofibras de celulose e lenhina.

Para que os objetos criados possam ser semelhantes à madeira natural não basta, no entanto, imprimir o filamento desenvolvido pelos investigadores. O processo requer etapas adicionais pós-impressão, nomeadamente através de liofilização (secagem por congelação seguida de câmara de vácuo) e de tratamento a altas temperaturas.

Estas etapas pós-impressão são necessárias para secar a humidade que permanece nas estruturas impressas, devido à inclusão de uma solução aquosa de nanocristais de celulose como material de impressão. Ao invés da secagem ao ar (que pode levar à deformação das peças ou ao aparecimento de fissuras), os investigadores utilizam uma congelação a temperatura controlada de -80ºC em vácuo (a <1 -milibares de pressão) para remover a humidade sem alterar o tamanho e a forma. Depois, os objetos impressos são sujeitos a tratamento a altas temperaturas, a 180ºC, que permitem derreter e voltar a solidificar a lenhina (um processo designado por fusão da lenhina) dentro da estrutura, que serve para dar maior solidez às peças impressas.

Os investigadores deixam, no entanto, o alerta: apesar de os materiais usados para a impressão 3D de madeira serem de fonte sustentável, as etapas pós-impressão requerem um uso intensivo de energia, que pode interferir na sustentabilidade do processo, no seu todo.

O artigo científico “Three-dimensional printing of wood”, publicado na Science Advances está disponível em acesso aberto.

Uma casa saída da impressora? O potencial da impressão 3D de madeira

Este estudo da Rice University é pioneiro no uso exclusivo de componentes nanométricos de madeira como materiais para a impressão 3D. Mas não é o único exemplo do potencial da impressão 3D de madeira e da criação de alternativas sustentáveis, complementares à indústria tradicional da construção e mobiliário.

Noutro caso de estudo nos EUA, o Centro Avançado de Estruturas e Compósitos da Universidade do Maine (ao abrigo do SM²ART Program, também em parceria com o Laboratório Nacional de Oak Ridge) apresentou, em 2023, o BioHome3D: um protótipo de 56 metros quadrados de uma casa (com um quarto e uma casa de banho), impressa em 3D, camada a camada, incluindo chão, paredes e telhado. O material de impressão usado, 100% reciclável, foi desenvolvido com base em resíduos de madeira e biorresinas.

© BioHOme3D

Apresentado em 2022, no estado do Maine, o protótipo está exposto a condições exteriores reais (incluindo chuva e neve). Na avaliação feita após um ano, o Centro considera que a tecnologia usada é “sólida”. O passo seguinte é avançar para uma “Fábrica do Futuro”, um espaço de investigação que permitirá imprimir estas casas em larga escala.

O objetivo deste Centro é começar a desenvolver a “Fábrica do Futuro” em agosto de 2024, para que possa estar operacional dois anos depois.