Как использование вторичного сырья влияет на свойства 3D-печатных изделий

Подписаться на 3Dtoday
news3dtoday
Идет загрузка
Загрузка
20.09.18
2783
22
Новости
6
Статья относится к принтерам:
FLASHFORGE Creator
Американская студентка провела исследование деградации физико-механических характеристик напечатанных на 3D-принтере изделий при использовании переработанного пластика. Делимся результатами.
PREVIEW
Тот факт, что свойства полимеров при повторной 3D-печати после переработки демонстрируют негативный рост не должен удивлять. В конце концов, никто не отменял пиролиз, а при производстве филамента и непосредственно во время печати многие пластики прогреваются до температур, вызывающих деградацию полимерных цепочек. Изабель Андерсон, студентка факультета машиностроения Университета Тафтса решила подкрепить прописную истину твердыми цифрами и сравнила характеристики 3D-печатных образцов, выполненных из свежего и вторичного ПЛА-пластика (полилактида).
c520ee4c4e158736ff5c7493ecb63d2e.jpeg
ПЛА – один из наиболее популярных материалов в FDM-печати, будучи простым в работе, не требующим дорогого оборудования, да еще и относительно экологически чистым и биоразлагаемым при условии отсутствия красителей и специальных добавок. В качестве производственного инструмента Изабель выбрала недорогой любительский 3D-принтер Flashforge Creator с соплом диаметра 0,4 мм. Ширина и толщина опытных образцов контролировались с помощью цифрового микрометра с тем, чтобы отклонение параметров не превышало 0,01 мм. Проверка образцов на прочность проводилась на испытательной машине Instron 3369.
6015ca7ae15f7173042fa3630e0896ce.jpg
Суть эксперимента предельно проста: сначала печатались образцы из свежего полилактида и проводились испытания на жесткость, а также прочность при сжатии и растяжении. Затем разрушенные образцы перерабатывались в филамент диаметром 1,75 мм с помощью экструдера Filabot EX2, из полученного без добавления свежего материала прутка печатались новые образцы и проводились повторные испытания.
6611f52c3c4ba2aa9f73501aff29cfb5.jpeg
Результаты показали, что прочность на разрыв снизилась в среднем с 40,43 МПа до 35,85 МПа, а модуль упругости снизился с 4258 МПа до 4032 МПа. Твердость снизилась с 84,8 до 82,8 по шкале Шора D, тогда как предел прочности на сдвиг вырос с 33 МПа до 35,25 МПа. Общее снижение механических характеристик Андерсон оценивает в 2-11% – значительную, но не катастрофическую потерю. Само собой, повторная переработка деталей из вторичного сырья привела бы к еще большей деградации, но это уже другая история. Ознакомиться с полным докладом можно по этой ссылке.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.
Подписаться на 3Dtoday
6
Комментарии к статье

Комментарии

20.09.18 в 12:01
7
Очередной вывод "английских ученых"?
А на основании чего они решили что повторная переработка вторичного сырья приведет к еще большей деградации?
И вопрос - где был взят первичный материал - явно же не из того же экструдера которым перерабатывали использованный пластик для вторичного использования. Может потеря качества связана с использованием экструдера Filabot EX2?

для чистоты эксперимента нужно взять "чистые" гранулы и экструдировать из того же филабота, а потом уже сравнивать.
20.09.18 в 12:35
2
где был взят первичный материал - явно же не из того же экструдера
Нет, не явно. Откуда информация?
А на основании чего они решили что повторная переработка вторичного сырья приведет к еще большей деградации?
А Вам не очевидно, что пиролиз протекает постепенно?
Может потеря качества связана с использованием экструдера Filabot EX2?
Все может быть и быть все может, вот только причем тут вообще экструдер? Если бы были проблемы, скажем, с диаметром или овальностью, то да. А так - материал тот же, принтер тот же. Любой экструдер, хотя бы и промышленный, предусматривает значительное нагревание полимера, так что пиролиз в той или иной степени неизбежен.
20.09.18 в 13:26
1
учли ли они естественный распад PLA? :) преобразования в принтере во время печати (разкалибровка или засорение сопла). Сколько всего было образцов и какой разброс параметров (не в среднем, а именно границы). Пиролиз проиводят при температурах значительно выше нужной для экструзии. а вот какая температура в том самом филаботе (особенно не в среднем, а в месте контакта с пластиком). Так что тут и был задан вопрос мною - а точно ли гранулы пластика использовали для производства, как там в статье было.., "- свежего полилактида".
20.09.18 в 14:03
0
Ну для естественного-то распада времени маловато. Да и что такое естественный распад? Биодеградация? Ну тогда тоже не совсем естественный, ибо нужна бактериальная среда.

Образцов там было от 25 до 30 с лишним, смотря какие испытания. В докладе указано.
а вот какая температура в том самом филаботе (особенно не в среднем, а в месте контакта с пластиком
Ну так вот именно. Надо полагать, что не выше, чем в хотэнде принтера, ведь компактность роли не играет. Так что если Filabot "сжигает" пластик, то принтер точно делает то же самое.
Пиролиз проиводят при температурах значительно выше нужной для экструзии
Да нет, насколько я знаю - где-то в районе 200°С.
20.09.18 в 13:33
1
Дело в том, что промышленные экструдеры имеют несколько нагревательных элементов и нагревают материал перемешивая его исключая перегрев пластика. Еще в промышленных есть фильтры (не знаю их точное название), которые ориентируют молекулы пластика. В итоге даже если бы тот же первичный пластик прогнали бы через бытовой экструдер и сравнили с промышленным, то получили разные по параметрам пластикам и как раз не в пользу бытового.

Так же надо было тестировать пластики нескольких производителей. Не исключено, что деградирует не сам пластик, а присадки в него. А может и то и другое... в общем ни о чем работа
20.09.18 в 13:55
0
С промышленными экструдерами все понятно, я потому и написал, что "в той или иной степени". Но мы сравниваем промышленные экструдеры с домашними или все же обсуждаем сам эффект? В обычном хотэнде принтера тоже никакого принудительного перемешивания нет, прогрев идет неравномерно, плюс они относительно короткие. То есть идеальная почва для пиролиза, как мне кажется.
в общем ни о чем работа
Это работа студентки, еще не окончившей бакалавриат. Злые какие. :)
20.09.18 в 12:42
2
Согласен с Вами полностью. Сразу видно, что они не проходили отечественную школу методологии эксперимента.
20.09.18 в 12:51
1
Это да, куда им до отечественной науки. И вообще, настоящие ученые используют только хардкорные аналоговые измерительные инструменты. :D
c22a1df7b1d3428746fff35fbcb2dec5.jpg
20.09.18 в 13:18
2
Да, определённо нужен манулинг...
23.09.18 в 16:28
1
Очень советую почитать оригинал исследования, и главное полученные выводы. Как ни странно но там не только учли что потеря свойств могла быть вызвана неэффективной переработкой/косяками при печати и т.д., но и выводы совсем другие - "The data produced demonstrates that recycling 3D printed scrap materials into usable filament can yield parts with similar properties to parts produced with virgin filament.". Да и про повторную переаботку вторичного сырья нет ни слова.
20.09.18 в 14:28
2
Прикольный вывод юной студентки - полезен в самом деле - для любой карго-нации,
чьи т.н. "эко-мозги" - замусорены переработкой мусорного пластика,
в т.ч. "PET-Бутылочным"...

0fa37f8af315e07ca0fb79e7035b2a5b.jpg
d66af8cb460bf2c41d9b9c36f0658f85.JPG
629d860ef65db00cc6f08482b65f4100.jpg


Как там у нас пословица идёт...

"а чо добру - пропадать ?"
20.09.18 в 18:44
3
хорошие вечные удобные шлёпки можно запилить из б/у грузовых шин. В принципе, если озадачиться, то их можно перерабатывать на подошву нормальной обуви, но за это производители обуви сожгут завод, а его пепел на всякий случай съедят с говном.
20.09.18 в 20:55
0
... а его пепел на всякий случай съедят с г...
Да у нас - дырявый Г. - даже в ближний Космос умудряются - заслать, что уж там говорить...
20.09.18 в 14:41
0
6а сколько я понял - суть экспериментов в том чтобы показать что можно использовать бракованые печатные изделия для переработки и печати с незначительной потерей качеств. Вопрос в другом - получается что никак не получится определить сколько процентов вторсырья добавляют производители.
20.09.18 в 18:46
1
6а сколько я понял - суть экспериментов в том чтобы показать что можно использовать бракованые печатные изделия для переработки и печати с незначительной потерей качеств.
проблема в другом - дома никто не будет держать экструдер ради пары кило, а транспортировка сюда-туда-сюда сделает процесс невыгодным, даже с экологической точки зрения.
21.09.18 в 11:50
0
У меня как человека с опытом в экструзии возникает много матных мыслей по поводу ее эксперимента, самый первая мысль относится к "экструдеру" с фотки. Деградация конечно присутствует но при правильном подходе перерабатывать можно много цыклов
21.09.18 в 13:21
3
Не надо матных мыслей, они совершенно неуместны. Девчонка провела простой и вполне наглядный эксперимент. Тема живучести пластика при переработке домашними экструдерами поднималась неоднократно. Вот вам наглядный пример. Да и результаты обнадеживающие. К тому же ничто не мешает добавлять свежее сырье. Учтите, пользуйтесь. Проводите собственные эксперименты, наконец. С удовольствием расскажем, если поделитесь.
23.09.18 в 00:35
0
По экструдеру в каждом городе - решение проблемы?
24.09.18 в 11:57
0
Домашний экструдер это сверло в трубе? Там и новая гранула деградирует, из-за отсутствия давления, из-за пресутствия непонятного буфера между сверлом и фильерой и из-за того что этот буфер еще и жарят зверски. Максимум эта конструкция подходит для регрануляции и то доделывать надо, как раз собираю чпу фрезер для изготовления шнеков в домашних условиях для вот таких домашних экструдеров, ну и фото шнека, так, для ознакомления
cf270096b6588dd3ed3aaf76746ca364.jpg
25.09.18 в 20:22
0
Интересно бы посмотреть на последовательность итераций. Переплавил — напечатал — сломал — переплавил. Так и разница домашнего экструдера с заводским отсутствует, и тенденция будет видна отчётливее. А то пока действительно мало понятно, не просто ли самопальный пруток хуже заводского, и интересно что будет когда переработка станет нормой. Тогда ведь в любом изделии окажется моча гитлера пластик использованный сторично.

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Как подобрать настройки пластика.

13 декабря официально откроются более тридцати детских технопарков «Кванториум»

Краткий обзор высокотемпературного 3D-принтера Intamsys FUNMAT HT

Origin Robotics предлагает 3D-печатные телеуправляемые роботы Origibot2

Компания «АБ Универсал» займется продажами 3D-принтеров XJet на территории России

Обзор пластика от 3D Partner