Компания SABIC, производитель химикатов из Саудовской Аравии, объединилась с американским производителем автономных транспортных средств Local Motors, чтобы оценить возможность повторного использования побочных продуктов 3D-печати.
В рамках совместного исследования компании измельчают полимерные детали и стружку, остающуюся в процессе аддитивного производства Local Motors, в гранулированное сырьё для многократного использования. Полученный материал оказался пригодным для печати на широкоформатных экструзионных машинах с содержанием до 100% переработанного материала, что потенциально делает его многообещающим первым шагом на пути к большей цикличности в более широкой индустрии 3D-печати.
«Создание автомобилей следующего поколения означает использование производственных процессов нового поколения», - сказал Джонни Скотелло, директор по техническим продуктам компании Local Motors. «Мы гордимся тем, что работаем с SABIC над тем, чтобы сделать широкоформатное аддитивное производство более устойчивым».
«ПРЕВРАЩЕНИЕ ОТХОДОВ В ЦЕННОЕ СЫРЬЁ И ДЕТАЛИ, КОТОРЫЕ БОЛЬШЕ НЕ ПРОИЗВОДЯТСЯ, ЯВЛЯЕТСЯ СЛОЖНОЙ ПРОБЛЕМОЙ, НО РЕЗУЛЬТАТЫ ЭТОГО ИССЛЕДОВАНИЯ УКАЗЫВАЮТ НА ЯРКОЕ БУДУЩЕЕ ДЛЯ УСТОЙЧИВЫХ, ЦИКЛИЧНЫХ ПРОДУКТОВ».
Несмотря на то, что значительный объём НИОКР уже направлен на разработку экологически чистых материалов для 3D-печати, до сих пор эти исследования не привели к созданию устойчивых цепочек создания стоимости для повторного использования утилизированных деталей. В прошлом исследователи доказали возможность 3D-печати всего, от отходов сноса до термитников, но, опять же, не нашли способа применить свои подходы в производственных цехах.
На практике сложность является одним из основных препятствий на пути переработки побочных продуктов 3D-печати, поскольку в настоящее время их необходимо собирать и транспортировать, прежде чем очищать, резать и перетирать. Этот процесс перекомпоновки также делает любые полученные материалы уязвимыми для деградации, поскольку повторяющиеся тепловые циклы разрушают их полимерные цепи, уменьшают длину волокна и в конечном итоге влияют на их конечные характеристики.
Чтобы точнее понять, как эти факторы влияют на пригодность для печати переработанных материалов, компании регенерировали и перетирали часть компаунда SABIC LNP THERMOCOMP AM, используемого Local Motors в процессе производства автомобилей, с целью оптимизации его свойств и продления его жизненного цикла для повторной обработки.
Начиная с оценки пригодности для печати, SABIC и Local Motors подготовили шесть образцов с различными уровнями переработанного содержания от 0 до 100%. После того, как смеси были готовы, они были напечатаны на 3D-принтере с помощью машины SABIC Big Area Additive Manufacturing (BAAM) в Центре разработки полимеров в однослойные шестиугольные детали.
Как оказалось, каждый напечатанный объект имел гладкую, блестящую поверхность и прямые, ровные слои, которые не демонстрировали никаких проблем с экструзией материала. Затем компании приступили к оценке механических свойств своих прототипов, подвергнув их воздействию трехточечного изгиба в соответствии с модифицированным методом испытаний ASTM D-790.
По заявлению фирм, результаты показали, что образцы, содержащие меньший процент перетертого материала, демонстрировали «отличные свойства при растяжении», в то время как полностью переработанные детали претерпевали снижение свойств растяжения на 15% в направлении X и на 15% в направлении Z. Эта тенденция обычно наблюдается в материалах для литья под давлением и экструзии.
В результате компании пришли к выводу, что постиндустриальные и потребительские отходы потенциально могут быть повторно использованы, но только если этот процесс станет жизнеспособным благодаря сотрудничеству в отрасли. Завершив свое участие в исследовании, SABIC заявляет, что намеревается выпустить подробный отчет о своих выводах, который, по ее мнению, станет «первым шагом в поиске кругового решения для индустрии широкоформатного AM».
«По мере ускорения внедрения широкоформатной технологии AM важно найти устойчивые альтернативы вывозу на свалку больших печатных деталей», - заключил Уолтер Томпсон, старший инженер по разработке приложений в SABIC. «Наше исследование показало большой потенциал для повторного использования этих материалов и знаменует собой первый шаг в поддержке повторного использования в цепочке создания стоимости».
В то время как стандартный отраслевой метод переработки ненужных деталей, напечатанных на 3D-принтере, остается труднодостижимым, ряд производителей разработали собственные средства для уменьшения своего промышленного воздействия. Например, ранее в этом году Ford заключил партнерское соглашение с OEM-производителем 3D-принтеров HP, чтобы переработать отходы аддитивного производства в автомобильные детали, изготовленные методом литья под давлением.
В другом месте компания Materialise представила свою технологию Bluesint PA12, которая позволяет пользователям использовать компоненты для 3D-печати SLS с использованием до 100% повторно используемого порошка. С момента своего запуска в ноябре 2019 года производитель 3D-принтеров Sindoh связал Blueprint PA12 с его новой машиной Sindoh S100, чтобы помочь клиентам использовать более экологичные методы производства.
Немецкий производитель полимеров Covestro недавно взял на себя обязательство продвигать принципы замкнутой экономики, выпустив новый ассортимент частично переработанных материалов Arnite AM2001 GF и PC-r. Последний, представленный на выставке TCT Asia 2021, основан на повторно используемых бутылках с водой и предназначен для использования в производстве электронных и автомобильных запчастей.