Исследователи из польского Силезского технологического университета принимают участие в процессе переработки отходов с помощью 3D технологий и название их недавно опубликованной статьи, безусловно, привлекает внимание. В ней они рассказывают о своих экспериментах с измельченным стеклом, оставшимся от ветрового стекла автомобиля, которое использовалось в качестве армирования термопластичных композитов для FDM печати.

Переработка стекла в автомобильной промышленности может быть дорогостоящим предприятием, если требуется удалить поливинилбутираль. Даже превращение отработанного стекла в керамические пеллеты или использование его для изготовления карбида кремния не решает проблемы, ведь большая часть отходов просто выбрасывается на свалки. Из-за этой нагрузки на окружающую среду ученые и захотели улучшить процесс.

В начале своей работы они смогли получить стеклянный порошок из измельченных отходов ветрового стекла, чтобы создать композитную нить, добавив полиэтилен низкой плотности. Порошок все еще содержал поливинилбутираль, но теперь он стал необходимым компонентом безопасности в качестве связующей смолы, которая добавляет прочность и некоторую степень гибкости. Сохраняя его в смеси, ребятам смогли устранить дополнительные расходы на удаление.

Нить для FDM печати создавалась посредством экструзионной намотки и охлаждения на открытом воздухе, что приводило к материалу 1,45 ± 0,05 мм и уменьшению прочности нити по мере увеличения содержания стекла. Исследователи приступили к оценке потенциала материалов, изменяя температуру печати во время нескольких испытаний — наилучший результат был установлен при 250° C и температуре платформы в 90° C.

Не обошлось и без проблем: во время печати возникал неблагоприятный эффект изгиба нити в принтере под подающим валиком, особенно при скорости подачи более 1 мм/с. Зато при более низком быстродействии таких недостатков уже не было. Ребята смогли решить эту проблему, усилив линию между роликами, но для этого потребовались специальные вставки.

«Добавление измельченного автомобильного ветрового стекла немного (но явно) улучшает поведение нити во время процесса печати, значительно улучшает качество получаемых распечаток и особенно уменьшает усадку при охлаждении», — заключили исследователи. «30% содержание стекла от общего веса должно рассматриваться как минимальное количество для достижения желаемого эффекта».

«Дальнейшая работа по использованию стекла в FDM печати должна быть сосредоточена на возможности ускорения скорости путем внесения изменений в конструкцию принтеров (более крупные сопла подачи) или обеспечения достаточной жесткости самого материала, например? путем создания нестандартных смесей (с полипропиленом или полистиролом) и, очевидно, путем производства композитов с твердыми компонентами».