Команда из Университета Лотарингии разработала технологию прямой переработки смешанных пластиковых отходов для 3D-печати

Группа работала с производителями компатибилизаторов, чтобы исследовать возможности процесса, который позволил бы значительно увеличить количество перерабатываемого пластика, используемого в аддитивном производстве.

Группа исследователей из Лотарингского университета в Нанси, Франция, провела исследование, которое способствует разработке стратегий переработки отходов без сортировки.

В рамках работы  над развитием распределенного аддитивного производства с использованием вторичной переработки (DRAM) как пути к более локализованным ,  замкнутым производственным системам , группа сравнила традиционные методы обработки с методом послойного гранулирования (FGF) с использованием переработанных ПЭТ и ПНД бутылок из-под воды.

Команда протестировала три компатибилизатора на основе стирола для переработки смешанных отходов бытового пластика с использованием крупноформатной 3D-печати и опубликовала результаты в журнале Materials Today Sustainability .

Смешивая переработанный полиэтилентерефталат (rPET) и переработанный полиэтилен высокой плотности (rHDPE) в соотношении 90/10 по весу, полученные из пластиковых бутылок, команда поставила перед собой задачу определить, может ли прямая 3D-печать сравниться с традиционными методами экструзионно-инжекционного формования.

В ходе исследования были протестированы два нереактивных компатибилизатора, G1650 и G1652, а также один малеинированный SEBS под названием cirKular+ C1010, все в количестве 10% по весу. Ведущий исследователь Сесиль Нувель из лаборатории CNRS Лотарингского университета заявила, что работа направлена ​​на решение проблемы «высоких затрат и присущей традиционным процессам неэффективности» путем обхода требований к сортировке при переработке пластика.

Образцы, полученные с помощью традиционной двухшнековой экструзии и литья под давлением, продемонстрировали прочность на растяжение примерно на 50% выше и ударную прочность на 34% выше по сравнению с образцами, изготовленными методом 3D-печати с использованием FGF. 

Традиционный метод позволил получить полностью плотные детали, в то время как образцы, напечатанные на 3D-принтере, содержали пустоты из-за послойного нанесения. Однако образцы, напечатанные на 3D-принтере, показали меньшую термическую деградацию и более упорядоченную кристаллическую структуру при повышенных температурах.

Добавление компатибилизаторов увеличило относительное удлинение при разрыве примерно на 40% в образцах, обработанных традиционным способом. Компатибилизатор G1652 снизил индекс текучести расплава на 10%, а G1650 — на 47%, что указывает на повышение вязкости. Реактивный компатибилизатор C1010 незначительно увеличил индекс текучести расплава на 6%.

В процессе 3D-печати использовался модифицированный принтер Gigabot XL с одношнековой экструзионной системой и временем выдержки 2,2 минуты. Исследователи отметили, что «одна точка смешивания часто приводит к неравномерному распределению сдвиговых напряжений, что может препятствовать эффективному разрушению полимерных доменов». Команда пришла к выводу, что в будущих исследованиях следует интегрировать в 3D-принтеры двухшнековые или планетарные роликовые экструзионные системы для улучшения гомогенизации смеси.

В исследовании принимали участие лаборатории ERPI и LRGP Лотарингского университета, а также кафедра электротехники и вычислительной техники Университета Вестерн (Канада).

По вопросам 3d печати, 3d сканированию, обучению в Краснодаре писать сюда:

телеграм — https://t.me/fidller

max — https://max.ru/u/f9LHodD0cOIGiBB1zqbYHFbw7XCslKRI5o6aikK4IGNDZtFio4aCgGJ1gUQ

почта — shope@fidller.com

все о кино тут — https://news.fidller.com
наш магазин — https://fidller.com
мы в телеграм — https://t.me/fidller_com
группа 3д печати — https://vk.com/3d_krd_123
https://t.me/pechat3dkrd