เมื่ออุปกรณ์สำคัญล้มเหลวทหารในสนามรบหรือที่ฐานทัพไกลมักต้องรอสักสองสามสัปดาห์เพื่อเปลี่ยนชิ้นส่วนตอนนี้นักวิจัยจากห้องปฏิบัติการวิจัยกองทัพสหรัฐและนาวิกโยธินสหรัฐฯได้หาวิธีทำงานเป็นเวลาหลายชั่วโมง ชิ้นส่วนเหล่านี้ทำจากพลาสติกที่เป็นของเสียเช่นขวดน้ำกระดาษแข็งและวัสดุรีไซเคิลอื่น ๆ เป็นวัสดุเริ่มต้นสำหรับการพิมพ์ 3 มิติ
นักวิจัยนำเสนอผลงานของพวกเขาในการประชุม National Conference of Chemical Society (ACS) แห่งชาติครั้งที่ 256 และงาน Expo "การใช้เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งมีความหลากหลายมากตั้งแต่รุ่นก่อนการผลิตและชิ้นส่วนชั่วคราวไปจนถึงชิ้นส่วนเครื่องบินที่สิ้นสุดการใช้และการแพทย์ Implant 'นักวิจัย ARL ดร. นิโคลแซนเดอร์กล่าว
การให้อาหารเชื้อเพลิงกระสุนและชิ้นส่วนซ่อมเพื่อต่อสู้กับกองกำลังเป็นงานที่ต้องเดือดร้อนที่ต้องใช้เจ้าหน้าที่สนับสนุนด้านลอจิสติกส์ผู้รับเหมาและผู้ผลิตหลายพันรายตามที่สำนักงานความรับผิดชอบของรัฐบาลสหรัฐฯกระทรวงกลาโหมสหรัฐฯมีทั้งหมดแปด 5 ล้านรายการกระจายอยู่ในโซ่อุปทานที่แตกต่างกันอย่างไรก็ตามบางส่วนของรายการเหล่านี้จะถูกเก็บไว้ในสถานที่ตั้งหน้าซึ่งหมายความว่าทหารในพื้นที่เหล่านี้บางครั้งพบการขาดแคลนวัสดุที่สำคัญหลายหน่วยงานเหล่านี้มีอะไหล่ที่สามารถผลิตได้ และเครื่องพิมพ์ 3D สำหรับอุปกรณ์อื่น ๆ แต่พวกเขาต้องพึ่งพาวัสดุแบบดั้งเดิมที่ต้องเรียกคืนเช่นเส้นใยพลาสติกที่จำหน่ายในท้องตลาดและอาจใช้เวลาเป็นสัปดาห์สัปดาห์หรือเดือนที่จะมาถึง
แซนเดอร์และ Capt.Anthony Molnar ผู้ร่วมงานจากนาวิกโยธินสหรัฐฯได้สร้างเส้นใยพิมพ์สามมิติจากพลาสติกโพลีเอทิลีนเทอร์พีธาเนต (PET) ขวดพลาสติกและพลาสติกที่ไม่มีการดัดแปรทางเคมีหรือ สารเติมแต่งพลาสติก PET ที่พบในขวดน้ำและโซดาเป็นของเสียทั่วไปที่พบในบริเวณฐานแม้ว่า PET จะถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในหลาย ๆ งาน แต่ก็ไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากอุณหภูมิในการหลอมละลายสูงการดูดซึมน้ำและปัญหาการตกผลึก วัตถุดิบการพิมพ์ FFF 3D
นักวิจัยใช้กระบวนการที่เรียกว่าแข็งบดรัฐเฉือนเพื่อสร้างเส้นใยคอมโพสิต PP / เซลลูโลส. ในขั้นตอนนี้พลาสติกฝอยและกระดาษแข็งหรือไม้ผงบดในเครื่องอัดรีดสกรูคู่ในการผลิต ผงละเอียดแล้วละลายแปรรูปเป็นใยพิมพ์ 3 มิติ. นักวิจัยเส้นใยพลาสติก PET มีการทดสอบแสดงให้เห็นกลไกการทำงานของพวกเขาแข็งแรงและยืดหยุ่นเป็นเส้นใย PET รีไซเคิลและเส้นใยเครื่องพิมพ์ 3D ในเชิงพาณิชย์ในการทดสอบ ทีมที่ใช้เส้นใยรีไซเคิล PET ยานพาหนะพิมพ์วงเล็บวิทยุซึ่งเป็นระยะเวลาที่ยาวนานของรายการทางทหาร. ขั้นตอนนี้ใช้เวลาประมาณ 10 ขวดจะใช้เวลาประมาณสองชั่วโมงกว่าจะเสร็จสมบูรณ์
แซนเดอร์อธิบายว่าในแง่ของสมบัติเชิงกลโพลีเมอร์ส่วนใหญ่ที่ใช้ใน FFF มีความแรงของปริมาตรระหว่าง 30 ถึง 100 MPa ความแข็งแรงเฉลี่ยของ PET รีไซเคิลอยู่ที่ 70 MPa ดังนั้นจึงอาจเป็นวัสดุพิมพ์ 3D ที่เหมาะสม
ทีมวิจัยยังได้ศึกษาการพิมพ์ 3D พลาสติกชนิดอื่น ๆ เช่นโพรพิลีน (PP) สำหรับบรรจุโยเกิร์ตหรือชีสหรือโพลีสไตรีน (PS) สำหรับภาชนะพลาสติกพลาสติกเหล่านี้ทำงานได้ไม่ดีด้วยตัวเอง แต่ ทีมงานพบว่าการผสมพลาสติกเหล่านี้กับพลาสติกชนิดอื่นหรือการเติมสารตัวเติมเช่นสารเสริมหรือสารทำให้แข็งตัวสามารถผลิตเส้นใยที่แข็งแรงและยืดหยุ่นได้
นักวิจัยกล่าวว่าแรงจูงใจในการทำงานครั้งนี้คือการเพิ่มขีดความสามารถและความพร้อมของทหารโดยการลดการบำรุงรักษาในระหว่างการใช้งานและเพื่อลดการพึ่งพาซัพพลายเชนทีม Zander กำลังสร้างรถพ่วงรีไซเคิลมือถือที่จะช่วยให้ทหารสามารถทำให้เป็นรูปทรง ใช้ซ้ำสำหรับการพิมพ์แบบ 3D นอกจากนี้เธอยังสำรวจวิธีการพิมพ์เม็ดพลาสติกแทนเส้นใยซึ่งจะช่วยให้ทหารสามารถผลิตชิ้นส่วนและเครื่องจักรที่พิมพ์ 3D ได้อย่างรวดเร็ว