Techniczne możliwości tworzenia trójwymiarowych drukarskich komponentów inżynieryjnych opartych na ponownie wykorzystanym polipropylenie

Badacze z TU Delft, Fred Veer, Foteini Setaki i Ton Riemslag wraz z P. Sakkasem z The New Raw, opublikowali nowy dokument zatytułowany "Siła i plastyczność wzmocnionego włóknem szklanym polipropylenu drukowanego 3D", który omawia techniczne możliwości tworzenia trójwymiarowych komponentów inżynieryjnych na bazie ponownie użytego polipropylenu.

Streszczenie brzmi: "Możliwość wykorzystania mieszanki polipropylenu z recyklingu (PP) z nowym polipropylenem wzmocnionym włóknem szklanym jako źródłem materiałów dla 3D drukowane komponenty inżynieryjne są badane. Wytrzymałość i wydłużenie do pęknięcia określa się dla różnych gatunków materiału i w odniesieniu do kierunku drukowania. Zmierzone wartości są porównywane z wartościami literaturowymi dla tych materiałów w stanie nowym. Pokazano, że użycie recyklowanego PP powoduje pogorszenie właściwości materiału. PP poddany recyklingowi z odpadów z gospodarstw domowych ma znacznie gorsze właściwości niż PP zawracany z odpadów przemysłowych. "

Wiele materiałów pierwotnych jest używanych do tworzenia jednorazowych form z pierwotnego plastiku do celów budowlanych, co nie jest dobrą wiadomością od ekologiczny punkt widzenia. O wiele bardziej praktyczne jest wykorzystywanie przetworzonych tworzyw sztucznych jako surowców, a w przeszłości prowadzono badania nad wykorzystaniem przetworzonego polietylenu wysokiej gęstości. Ale PP ma lepsze właściwości mechaniczne i ma prawidłowe właściwości termiczne do drukowania 3D.

Niestety, PP poddany recyklingowi jest znacznie mniej wytrzymały niż nieużywany PP. Aby uzyskać pożądane właściwości, PP poddawany recyklingowi często miesza się z pierwotnym materiałem i włóknami.

"W tym badaniu przetestowano różne mieszaniny polipropylenu z recyklingu, powtórnie odzyskanego i pierwotnego z krótkimi włóknami szklanymi, aby wyglądały na różne czynniki wpływające na ogólne właściwości "- napisał zespół. "Badania skupiły się na wytrzymałości i odkształceniu materiału, ponieważ są one dobrymi wskaźnikami dla osiągów materiałów i są również odpowiednie do porównania różnych mieszanin."

Naukowcy zmieszali mieszaniny recyklingu, recyklingu i pierwotny PP z krótkimi włóknami szklanymi, następnie wstawiono materiał do ogrzewanej wytłaczarki z czterema komorami, które miały być drukowane 3D na arkuszach. Arkusze następnie laserowo wycinano w próbki o kształcie kości psa i testowano za pomocą uniwersalnej maszyny testującej Zwick z10.

"W przypadku mieszanin 1 i 2 właściwości określano w kierunku drukowania, 0 °, pod kątem 45 ° do kierunku drukowania i pod kątem 90 ° w kierunku drukowania, "naukowcy wyjaśnili. "Mieszaniny 3, 4 i 5 badano tylko w kierunku 0 °, aby umożliwić porównanie mieszanin."

Wyniki jasno pokazują, że przewidywalność wytrzymałości mieszanki materiałowej została obniżona przez Niestety korzystanie z recyklingu. Ponadto zakłada się, że kierunek druku musi być brany pod uwagę przy każdej konstrukcji, a struktura musi być modelowana przy użyciu właściwości zależnych od kierunku. Ponieważ mamy do czynienia z materiałami kompozytowymi, naukowcy wyjaśnili, że "nakład pracy inżynierskiej będzie znacznie większy niż w przypadku materiałów konwencjonalnych."

Kolejnym ważnym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę, jest jakość materiału z recyklingu: średnia wytrzymałość mieszaniny 1 wynosiła tylko około 85% średniej wytrzymałości pierwotnego 10% polimeru PP wypełnionego włóknem szklanym. Istnieje również duży spadek właściwości - 35% spadek wytrzymałości - kiedy druk został poddany recyklingowi. Właściwości uległy również znacznej degradacji, gdy odpady z gospodarstw domowych zostały wykorzystane jako źródło PP pochodzące z recyklingu, w przeciwieństwie do odpadów przemysłowych CD3D .

"Dodanie większej ilości włókien szklanych i użycie mniej przetworzonego polipropylenu daje mieszankę, która bardziej wyraźnie zbliża się do materiału pierwotnego. Ekologiczna konstrukcja wykorzystująca duże ilości materiałów pochodzących z recyklingu będzie zatem zawsze mieć znacznie zmniejszone właściwości, co doprowadzi do użycia większej ilości materiału "- podsumowali naukowcy. "Sam w sobie nie musi to stanowić problemu, ponieważ użycie większej ilości odpadów oznacza również mniej odpadów do spalenia. Jest jednak również oczywiste, że wielokrotne użycie materiału prowadzi do bardziej znaczącej utraty właściwości, co wynika z utraty właściwości mieszanin 3 i 4 w porównaniu z mieszaninami 1 i 2. Stosowanie recyklowanego polipropylenu dla produktów o krótkiej żywotności życie jest zatem nieproduktywne, ponieważ produkuje niepotrzebne odpady, które mogą być spalane, ponieważ nie ulegną biologicznej degradacji w glebie. Dlatego ważne jest, aby używać polipropylenu z recyklingu w taki sposób, aby uzyskać wystarczająco długi okres użytkowania z jasną drogą do ostatecznego usunięcia na końcu. "