US Military Researches Recykling butelek wody do druku 3D w terenie

Teraz Marine Corps i US Army Research Laboratory (ARL) współpracują, aby poprawić zarówno samodzielność, jak i zrównoważony rozwój dzięki drukowaniu 3D. Zespół badawczy bada recykling odpadów z tworzyw sztucznych, takich jak butelki z wodą, dzbanki na mleko i pojemniki na jogurty, aby wyprodukować filament drukarki 3D.

"Potencjalne zastosowania technologii wytwarzania dodatków są rozległe - wszystko od modele przedprodukcyjne i tymczasowe części do części do samolotów końcowych i implantów medycznych ", powiedziała dr Nicole Zander, badaczka z ARL.

Dr. Kapitan Zander i Korpus Piechoty Morskiej Anthony Molnar pracuje nad stworzeniem w 100 procentach włókna z recyklingu z PET, używając butelek i innych tworzyw sztucznych bez żadnych modyfikacji chemicznych czy dodatków. Pracują również nad tworzeniem włókien z innych tworzyw sztucznych z recyklingu i wzmocnionych włókien.

Podczas gdy PET jest szeroko stosowany do wielu zastosowań, nie jest często używany do drukowania 3D ze względu na jego wysoką temperaturę topnienia, absorpcję wody i problemy z krystalicznością. Jednak zdaniem Dr. Zandera, PET z recyklingu jest realnym nowym surowcem do drukowania 3D. Mechaniczne właściwości części 3D zadrukowanych materiałem były porównywalne z właściwościami zadrukowanymi za pomocą dostępnego w handlu żarnika. Małe części zostały wydrukowane w 3D do oceny, a także kilka większych części wojskowych o długim prowadzeniu.

"Pod względem właściwości mechanicznych większość polimerów stosowanych w FFF ma masowe wytrzymałości od 30 do 100 MPa," powiedział dr. Zander. "Przetworzony PET ma średnią wytrzymałość 70 MPa, a zatem może być odpowiednim 3-D surowcem drukarskim."

W laboratorium przeprowadzono testy mechaniczne, w tym jednoosiową próbę rozciągania i trzypunktowe zginanie. W tych próbach wytrzymałość na rozciąganie z recyklowanego PET była porównywana z włóknami komercyjnymi i stwierdzono, że mają one podobną wytrzymałość. Wykonano także niestandardową oprawę, aby przetestować wspornik radiowy z nadrukiem 3D, długi wojskowy przedmiot. Wsporniki wykonane z recyklowanego PET zawiodły przy podobnym obciążeniu do wsporników 3D wydrukowanych z komercyjnego żarnika ABS. Odzyskany PET okazał się być opłacalnym zamiennikiem żarnika handlowego w szeregu zastosowań.

Oprócz testów mechanicznych, tworzywa poddane recyklingowi poddano innym testom, takim jak analiza chemiczna i stabilność termiczna.

"Polimery z recyklingu mają wiele różnych dodatków, wypełniaczy i barwników i mogły doświadczać różnych warunków przetwarzania - nawet dla tego samego rodzaju polimeru" - powiedział Dr.Zander.

Według Molnara, oficera projektu z zespołem mobilności i mobilności w Quantico w Wirginii, tworzywa PET, takie jak butelki z wodą i opakowania, są jednym z najbardziej płodnych odpadów znalezionych na polu bitwy. Zarówno siły amerykańskie, jak i koalicyjne produkują duże ilości PET, a ich recykling na miejscu zmniejszy logistyczne obciążenie związane z transportem części do przyszłych baz operacyjnych, a także koszty unieszkodliwienia materiału.

"Przełomowe badania Nikki zapewni siłom amerykańskim możliwość druku części zamiennych w 3D na żądanie ", powiedział Molnar. "To nie tylko zwiększy gotowość sprzętu, ale także zapewni żołnierzom możliwość produkcji gadżetów specyficznych dla misji w terenie. Jak pokazali nam nasi wrogowie, często mogą nadążyć za naszą umiejętnością reagowania na nową taktykę i wyposażenie. Ta nowa technologia umożliwi wojownikowi szybszy rozwój narzędzi niezbędnych do pokonania ciągle zmieniającej się technologii wroga. W związku z ciągłymi badaniami Nikki w zakresie wprowadzania dodatków, silniejsze włókna ciągłe będą nadal zwiększały możliwości drukowania mocniejszych części zamiennych. Umożliwi to także żołnierzom przesunięcie granic produkcji ekspedycyjnej na nie tylko większe części, ale także na inne obszary, takie jak drukowanie materiałów budowlanych, platformy bezzałogowe i urządzenia do ochrony sił. "

Głównym celem pracy ma na celu zwiększenie zdolności i gotowości bojowników poprzez umożliwienie napraw podczas wdrażania i zmniejszenie zależności od logistycznego łańcucha dostaw, kluczowy i rosnący nacisk dla sił zbrojnych.

"Podczas gdy każda jednostka ma duże zapasy części zamiennych do w nagłych wypadkach jest to kosztowne i zwiększa ryzyko dla wojowników podczas konwoju tych aktywów "- powiedział dr Zander. "Trudno jest również przewidzieć awarię i cykl życia tych części."

"MRF będzie laboratorium obróbki plastycznej mieszczącym się w 20-stopowym pojemniku ISO, z całym wyposażeniem i narzędziami potrzebnymi do wytworzenia 3- D drukuje włókna z odpadów z tworzyw sztucznych ", powiedział dr Zander.

Powiedziała również, że właściwości mechaniczne recyklowanego PET można jeszcze poprawić poprzez połączenie go z innymi tworzywami sztucznymi lub dodanie wypełniaczy, takich jak środki wzmacniające lub hartownicze. .

"W ostatecznym rozrachunku chcielibyśmy produkować możliwie najlepsze surowce z recyklingowanych tworzyw sztucznych i odpadów" - powiedział dr Zander. "Przyszłe prace będą polegały na przetestowaniu wybranych zadrukowanych trójwymiarowych długozłączowych części na oryginalnych częściachw celu ustalenia, czy mogą one być odpowiednim długoterminowym lub co najmniej tymczasowym zamiennikiem. "

Sprzęt wykorzystywany przez armię do produkcji włókna z recyklingu został wykonany przez Thermo Fisher.

"Armia naprawdę wymyśliła wszystko, co dotyczy tej aplikacji, zamieniając kłopotliwy produkt odpadowy w cenny surowiec" - powiedział Steve Post, kierownik ds. Rozwoju działalności w firmie Thermo Fisher.