عندما تفشل المعدات الحرجة ، فإن الجنود في ساحة المعركة أو في القواعد البعيدة غالباً ما ينتظرون بضعة أسابيع ليحلوا محل الأجزاء ، أما الآن ، فقد وجد الباحثون في مختبر أبحاث الجيش الأمريكي وسلاح مشاة البحرية الأمريكية طريقة للعمل خلال ساعات. هذه الأجزاء مصنوعة من نفايات البلاستيك ، مثل زجاجات المياه والكرتون والمواد الأخرى القابلة لإعادة التدوير كمواد البدء للطباعة ثلاثية الأبعاد.
قدم الباحثون أعمالهم أمس في المؤتمر والمعرض الوطني الـ25 للمؤتمر الوطني للجمعية الكيميائية (ACS) ، حيث إن التطبيقات المحتملة لتقنية التصنيع المضافة واسعة للغاية - من نماذج ما قبل الإنتاج والأجزاء المؤقتة إلى قطع غيار الطائرات التي تستخدم في نهاية المطاف والأجزاء الطبية. وقال الباحث نيكول زاندر "ARL".
إن توفير الطعام والوقود والذخيرة وقطع الغيار للقوات المقاتلة مهمة شاقة تتطلب الآلاف من موظفي الدعم اللوجستي والمقاولين والمصنعين ، ووفقًا لمكتب المحاسبة الحكومي الأمريكي ، فإن وزارة الدفاع الأمريكية لديها ما مجموعه ثمانية تم توزيع 5 ملايين قطعة في سلاسل التوريد المختلفة ، ومع ذلك ، فإن القليل من هذه العناصر يتم تخزينها في مواقع الخطوط الأمامية ، مما يعني أن القوات في هذه المناطق تواجه أحيانًا نقصًا في المواد الهامة ، والعديد من هذه الوحدات لديها قطع غيار يمكن إنتاجها. وغيرها من المعدات 3D الطابعات ، لكنها تعتمد على المواد التقليدية التي يجب الاستيلاء عليها ، مثل خيوط بلاستيكية المتاحة تجاريا ، ويمكن أن يستغرق أيام أو أسابيع أو حتى أشهر للوصول.
قام Zander و Capt.Anthony Molnar ، وهو متعاون من سلاح مشاة البحرية الأمريكي ، بإنشاء خيوط مطبوعة ثلاثية الأبعاد من البولي إيثيلين المعاد تدويره (PET) ، الزجاجات والبلاستيك بدون أي تعديل كيميائي أو المواد البلاستيكية المستخدمة في زجاجات المياه والصودا هي نفايات شائعة توجد حول القاعدة ، وعلى الرغم من استخدام PET على نطاق واسع في العديد من التطبيقات ، إلا أنها لا تستخدم على نطاق واسع بسبب ارتفاع درجة حرارة ذوبانها ، وامتصاص الماء ومشاكل البلورة. FFF 3D مواد الطباعة الخام.
استخدم الباحثون عملية تسمى تكسير القص الصلب الحالة لإنتاج خيوط PP / cellulose مركبة ، وفي هذه الطريقة ، تم تقطيع البلاستيك والورق الممزق أو الورق المقوى أو دقيق الخشب في آلة بثق برغي مزدوج لإنتاج ثم يُذوب المسحوق الناعم إلى خيوط مطبوعة ثلاثية الأبعاد ، وقد أجرى الباحثون اختبارات ميكانيكية على خيوط لدائن PET ، وأظهر عملهم أن خيوط PET المعاد تدويرها كانت قوية ومرنة كالخيوط التجارية للطابعة ثلاثية الأبعاد. استخدم الفريق خيوط PET المعاد تدويرها لطباعة الأقواس الراديوية للمركبة ، وهي مادة عسكرية طويلة الأجل ، وتتطلب هذه العملية حوالي 10 زجاجات ماء ، والتي تستغرق حوالي ساعتين حتى تكتمل.
وأوضح زاندر ، "من حيث الخواص الميكانيكية ، فإن معظم البوليمرات المستخدمة في FFF لديها قوة حجم بين 30 و 100 MPa. متوسط قوة PET المعاد تدويره هو 70 ميجا باسكال ، لذلك قد تكون مادة طباعة ثلاثية الأبعاد مناسبة".
كما درس الفريق أيضًا الطباعة ثلاثية الأبعاد لأنواع أخرى من البلاستيك ، مثل البولي بروبيلين (PP) لحاويات الزبادي أو الجبن ، أو البوليسترين (PS) للحاويات البلاستيكية ، وهذه اللدائن لا تعمل بشكل جيد من تلقاء نفسها ، ولكن وجد الفريق أنه من خلال مزجها مع مواد بلاستيكية أخرى ، أو إضافة مواد مالئة مثل عوامل التعزيز أو عوامل تشديد ، يمكن إنتاج خيوط قوية ومرنة.
وقال الباحثون إن قوة هذا العمل هو تعزيز قدرة واستعداد المقاتلين من الصيانة في وقت النشر، وتقليل الاعتماد على سلسلة التوريد والخدمات اللوجستية. فريق زاندر هو بناء مقطورة إعادة التدوير النقالة، وحتى الجنود يمكن أن يكون البلاستيك إعادة استخدامها الخام مواد الطباعة 3D. انها استكشاف سبل لاستخدام جزيئات البلاستيك بدلا من خيوط من المواد المطبوعة، والتي يمكن أن تساعد الجنود لإنتاج بسرعة أكثر 3D المطبوعة قطع الغيار والآلات.