Quando un equipaggiamento critico fallisce, i soldati sul campo di battaglia o nelle basi remote spesso devono aspettare qualche settimana per sostituire le parti. Ora, i ricercatori del US Army Research Laboratory e del Corpo dei Marine degli Stati Uniti hanno trovato il modo di farlo per ore. Queste parti sono realizzate in plastica riciclata, come bottiglie d'acqua, cartone e altri materiali riciclabili come materiali di partenza per la stampa 3D.
I ricercatori hanno presentato il loro lavoro ieri alla 256a conferenza nazionale ed Expo della National Conference of Chemical Society (ACS). "Le potenziali applicazioni della tecnologia di produzione additiva sono molto vaste - dai modelli di pre-produzione e parti provvisorie a parti di velivoli per uso finale e mediche Impianto ", ha detto la ricercatrice della ARL, la dott.ssa Nicole Zander.
Fornire cibo, carburante, munizioni e parti di riparazione alle forze di combattimento è un compito arduo che richiede migliaia di personale di supporto logistico, appaltatori e produttori. Secondo il Dipartimento per la responsabilità del governo degli Stati Uniti, il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti ha un totale di otto 5 milioni di articoli distribuiti in diverse catene di approvvigionamento Tuttavia, alcuni di questi articoli sono conservati in posizioni di prima linea, il che significa che le truppe in queste aree occasionalmente incontrano carenze di materiali importanti, molte di queste unità hanno pezzi di ricambio che possono essere prodotti. E stampanti 3D per altre apparecchiature, ma si basano su materiali tradizionali che devono essere requisiti, come i filamenti di plastica disponibili in commercio, e possono richiedere giorni, settimane o addirittura mesi per arrivare.
Zander e Capt.Anthony Molnar, un collaboratore del Corpo dei Marines degli Stati Uniti, hanno generato filamenti stampati in 3D da polietilene tereftalato (PET), bottiglie e plastica riciclati senza alcuna modifica chimica o Additivi Le plastiche PET trovate in bottiglie di acqua e soda sono rifiuti comuni che si trovano attorno alla base, sebbene il PET sia ampiamente utilizzato in molte applicazioni, non è ampiamente utilizzato a causa della sua elevata temperatura di fusione, assorbimento d'acqua e problemi di cristallinità. FFF Stampa 3D di materie prime.
I ricercatori hanno utilizzato un processo chiamato polverizzazione a taglio allo stato solido per produrre filamenti compositi in PP / cellulosa.In questo metodo, la plastica triturata e la carta, il cartone o la farina di legno sono stati sminuzzati in un estrusore bivite per produrre La polvere fine viene quindi fusa e trasformata in filamenti stampati in 3D.I ricercatori hanno eseguito test meccanici sui filamenti delle materie plastiche PET e il loro lavoro ha dimostrato che i filamenti di PET riciclati erano forti e flessibili come i filamenti commerciali della stampante 3D. Il team ha utilizzato filamenti di PET riciclati per stampare parentesi radio per veicoli, un oggetto militare a lungo termine.Questo processo richiede circa 10 bottiglie d'acqua, che richiede circa due ore per essere completata.
Zander ha spiegato: "In termini di proprietà meccaniche, la maggior parte dei polimeri utilizzati nell'FFF hanno una forza volumetrica compresa tra 30 e 100 MPa. La resistenza media del PET riciclato è di 70 MPa, quindi può essere un materiale di stampa 3D adatto."
Il team ha anche studiato la stampa 3D di altri tipi di plastica, come il polipropilene (PP) per contenitori di yogurt o formaggio, o il polistirolo (PS) per contenitori di plastica.Questi materiali plastici non funzionano bene da soli, ma Il team ha scoperto che mescolandoli con altre materie plastiche o aggiungendo riempitivi come agenti rinforzanti o agenti indurenti, possono essere prodotti filamenti forti e flessibili.
I ricercatori hanno detto che la potenza di questo lavoro è quello di migliorare la capacità e la prontezza di combattenti dalla manutenzione al momento della distribuzione, e ridurre la dipendenza della catena logistica. Squadra di Zander sta costruendo un rimorchio riciclo cellulare, in modo soldati possono essere di plastica ri-utilizzato a crudo la stampa di materiale 3D. ha anche esplorare modi per utilizzare particelle di plastica piuttosto che filamenti di materiale stampato, che può aiutare i soldati di produrre rapidamente parti stampate in 3D più e macchinari.