Источник пластика не имеет большого значения.

Что имеет значение, так это состав и химический состав пластика, а также то, насколько хорошо он измельчен.

Проблемы заключаются в следующем:

• Это термопласт, который можно переплавить?
• Совместим ли рабочий диапазон температур расплава с вашим принтером и/или машиной для формирования филаментов?
• Является ли пластик химически совместимым с компонентами машин и печатной платформой, которую вы используете в 3D - принтере? (Если это не так, то он либо прилипнет, когда не должен, либо не прилипнет, когда должен.)
• Достаточно ли измельчен пластик, чтобы машина для риформинга нитей могла его использовать?
• Подходит ли гибкость переплавленного пластика для 3D-печати, или к нему нужно добавить летучие пластификаторы, чтобы сделать его достаточно мягким для обработки в виде нити?

Другие факторы также могут быть проблемой. Например, PLA, TPU и PETG достаточно устойчивы к температуре, но другие пластмассы имеют высокие скорости теплового расширения, которые могут вызвать деформацию при 3D - печати. Однако есть несколько способов компенсировать это.

Если пластик загрязнен другими пластмассами или нерастворимыми чернилами или этикетками, их необходимо сначала удалить, иначе результаты могут быть слабыми, расплавиться неравномерно или оставить мусор в экструзионном сопле.

Мало того, что пластик должен быть химически совместим, но также существуют параметры настройки, такие как температурные профили, скорость охлаждения и скорость экструзии, которые должны быть откалиброваны по пластику, чтобы получить хорошую нить накала.

Если все это в порядке, то можно было бы использовать машину для превращения пластика из любого источника в нить накала.

Есть 2 параметра, которые вы должны хорошо контролировать при печати любой нити:

• Температура плавления
• Диаметр

Из них температура плавления непосредственно коррелирует с химическим составом полимерной смеси в филаменте, в то время как контроль диаметра является частью производственного процесса.

А для 3D-печати нам нужно взглянуть на удобство использования самого материала. Например, чистый ПЭТ вообще нелегко печатать, и при использовании в бутылках он может быть непечатаемым. С другой стороны, PETG (модифицированный гликолем ПЭТ) гораздо легче печатать, и большинство нитей, продаваемых под маркой PET, на самом деле являются PETG или PETT.

Проблемы утилизации отходов

Температуру плавления смеси полимеров часто трудно измерить перед проведением экспериментов, а в случае переработанного материала возникают проблемы с воссозданием точно такой же смеси при использовании небольших партий, если вы не используете точно один материал в качестве основы для своего производства. Это подводит нас к большой проблеме: ошибкам в базовом материале. Они бывают нескольких типов:

• Неверная идентификация
• Загрязнители
• Деградация

Давайте рассмотрим их по частям:

Неверно идентифицированный базовый материал

Ошибочная идентификация-это когда вы бросаете материал не в ту корзину, а затем обрабатываете его так, как будто это тот материал, для которого он предназначен. Например, если вы бросите кусок АБС в бункер PLA, ваша смесь выйдет не как PLA, а как какой-то более плавкий композит из них двух. Точные детали результата зависят от смеси и от того, насколько хорошо вы смешиваете обработанное сырье, но по сути, вы просто сделали какой-то PLA+.

Это может быть преодолено тестированием и хорошей подготовкой, а также хорошим знанием базового материала. Например, есть австрийская компания, которая занимается возвратом лыжной обуви. Только твердые оболочки конкретного производителя (который использовал красный АБС) измельчаются, гранулируются, смешиваются с некоторым количеством первичного АБС и окрашиваются для стабильности и однородности, затем превращаются в нить накала, а затем печатаются в канавки.

Другой производитель лыжной обуви забирает свою собственную обувь и перерабатывает оболочки обратно в нынешнее производство, но умалчивает о том, из чего сделаны их оболочки, кроме того, что они представляют собой длинноцепочечный полимер.

Пытаясь провести различие между ПЭТ и ПЭТГ, вы не можете этого сделать, если не проведете химический анализ каждой бутылки, что приводит к огромной проблеме при переработке: ПЭТГ плавится задолго до ПЭТ и комкает его, действуя как загрязнитель (подробнее см. Здесь)!

Загрязнители

Загрязняющие вещества-это проблема, которая возникает вместе с плохим базовым материалом. в общем, существует два типа загрязняющих веществ: химические и Физические.

Физических загрязнений можно избежать, удалив их до и после измельчения. В случае с лыжами (вот почему я выбрал этот пример) вы удаляете мягкие оболочки и металлические защелки, избавляясь от них по-разному. Затем пластиковые оболочки примерно измеряются, очищаются и сушатся перед дальнейшей обработкой. Большинство физических загрязнений могут привести к частичному засорению во время производства нити, что приведет к неравномерности нити. Неравномерная нить накала или такая нить, содержащая неплавкие частицы, может привести к сбою печати, например, из-за застревания в экструдере или засорения сопла.

Химическое загрязнение, возможно, еще хуже. Например, ПЭТ-бутылки: что делать, если пользователь раньше хранил в них химикаты, которые трудно отделить от полимера? В лучшем случае загрязняющее сырье удаляется, в худшем-попадает в поток. Этот введенный загрязненный пластик в конечном итоге плавится несколько равномерно в большую часть переработанного пластика, изменяя его свойства труднодоступными способами. В качестве контрмеры при промышленной переработке ПЭТ партии получаются огромными и хорошо перемешиваются перед изготовлением нового пластикового изделия. Разбавляя химические загрязняющие вещества в обширной партии, воздействие загрязняющего вещества значительно уменьшается и выравнивается. Вот почему даже в случае переработанного АБС-башмака в канавки они в некоторой степени смешиваются с первичными АБС - гранулами- для защиты от химического загрязнения.

Деградация

Не все полимеры пригодны для вторичной переработки, и некоторые из них изменяют свои свойства в зависимости от окружающей среды. То, что происходит на самом деле, зависит от материала, о котором идет речь, но давайте рассмотрим PLA в качестве одного из примеров.

В то время как PLA точно не разрушается в природе, если его не поместить в высокотемпературную среду, длительное ультрафиолетовое воздействие может отбелить содержащуюся в нем окраску, и некоторые смеси становятся более хрупкими, другие с этим не сталкиваются. Angus/Makers Muse несколько раз подвергала отпечатки воздействию сурового австралийского солнца в течение нескольких лет и пришла к выводу, что злейшим врагом PLA с течением времени является ультрафиолетовый свет.

Другой тип деградации может произойти из - за окружающей среды. Одной из сторон этого является холодное охрупчивание, которое означает, что детали становятся более хрупкими на холоде. Это было несколько экспериментов, проведенных Стефаном/CNC Kitchen. Другая сторона этого - размягчение, например, сидя в горячей машине. Обычно этот тип деградации не является длительным, но может привести к встраиванию загрязняющих веществ в смесь путем встраивания их в пластик, так что смотрите там.

Это хорошая идея?

Что ж, с экологической точки зрения, безусловно, неплохо переработать пластик. Но со всеми проблемами, связанными с получением любой хорошей нити, будет ли она жизнеспособна при всех точках зрения? Вы, конечно, не можете продавать нить накаливания самого разного качества, если только не сделаете ее очень дешевой. Кроме того, все это оборудование требует много энергии и первоначальных инвестиций, прежде чем вы сможете изготовить свою первую катушку, а это значит, что оно может быть неэкономичным или прибыльным.

экономическая целесообразность

Итак, давайте вернемся к главному вопросу:

[Есть ли] машина, которая может превратить пластиковую бутылку в полезную нить накала? [...] [Есть ли он] в настоящее время на рынке?

Да, вы, конечно, можете выдавливать пластик из бутылок в форму нити, и инструменты там есть - за определенную цену. Однако не все бутылки могут быть пригодны для использования из-за химического состава, и вам нужно будет делать большие партии, чтобы уменьшить химическое загрязнение.

В промышленном масштабе процесс состоит из нескольких этапов: сортировка, очистка, измельчение, гранулирование, смешивание, экструзия и, наконец, намотка нити.

Из них этапы измельчения, гранулирования и комбинирования экструзии и намотки требуют специального оборудования. Даже если существуют хобби-проекты, которым удается сделать это с помощью хорошо известных полимерных смесей, например, рециркуляции 3D-принтов, обычно это тяжелое промышленное оборудование. В машинах хобби-класса контроль качества часто проблематичен, так как контроль диаметра нити-это главное, а цена на получение ровной нити без переналадки машины каждые несколько минут высока.

Шредер может быть самой дешевой деталью, стоящей всего несколько тысяч евро профессионально и пару сотен в хобби - классе. Правильная машина для гранулирования, которая превращает клочья в гранулы для экструдера филамента, имеет цену около 10 000 евро, и я еще не нашел набор для любителей. Основной запрос об абсолютных минимальных инвестициях в профессиональный поток производства филаментов без гранулятора составил около 14 000 фунтов стерлингов (около 16 800 евро / 19 000 долларов США) плюс доставка, в то время как любительские наборы только для одного из двух, похоже, имеют ценники от 500 до 3000 евро.

Это приводит к тому, что минимальные инвестиции с использованием оборудования для хобби составляют около 3000 евро, но без гранулятора, в то время как промышленная установка начинается примерно с 25 000 фунтов стерлингов (около 30 000 евро / 34 000 долларов США).

Более дешевые варианты?

Существуют машины, которые превращают ПЭТ-бутылки непосредственно в нить накала, разрезая их непосредственно перед входом в систему формирования нити. Эта установка называется вытягиванием, и она превращает пластиковую полоску в почти цилиндрическую свернутую нить накала.

Хотя такой машины промышленного размера нет, Stefan/CNC Kitchen только что выпустила видео, исследующее устройство для изготовления такой нити, а затем проверила свойства печати такой нити. Joshua/JRT3D управлял рассматриваемой машиной и производил образцы. Базовой машиной является PetBot, разработанный Романом Наскашевым, который продается в продаже примерно за 400 евро в собранном виде плюс доставка и налоги на импорт из России. Джошуа также удалось перепроектировать аналогичную машину, используя тот же метод с 3D-принтера, так что цена на самодельную машину может быть ниже.

Каждая бутылка весит около 20 граммов, но ни горлышко, ни дно использовать нельзя, что приводит к не 100% пригодности для использования. Этот процесс также означает, что вы не можете получить задаток за бутылку обратно. Если предположить, что полезная часть составляет около 50%, то в Германии это приведет к цене 25 центов за 10 граммов, то есть примерно 25 евро за килограмм, что для ПЭТ - нити было бы вполне конкурентоспособно. Некоторые бутылки имеют большие полезные порции, чем другие, и другие могут не требовать депозита, что делает их очень хорошей ценой, возможно, даже бесплатным филаментом.

Обратите внимание, что производственный путь создает нить накала, которая не является твердой, но содержит пустоту, которая учитывается увеличением множителя потока, и она требует более высокой температуры, чем PETG: с настройками 265 °C для сопла, 80 °C для стола и 130 % расхода при скорости экструзии 30 мм/с Стефан может использовать профиль PETG для получения хороших результатов.

Однако более высокая базовая температура требует цельнометаллического hotend, что является частью того, почему ПЭТ трудно печатать на многих машинах. Другими проблемами являются кристаллизационные свойства ПЭТ, которые иногда затрудняют прогнозирование свойств плавления и могут вызвать засорение. Кроме того, адгезия слоя может быть проблематичной.

Самая большая проблема заключается в крошечном производственном размере каждой катушки: даже если бы можно было обойтись 15 граммами нити на бутылку, это означает, что нужно менять катушку в 66-100 раз чаще, что делает более крупные отпечатки практически невозможными, если только не найти хорошее решение для сращивания коротких кусочков.

Окончательный вывод

Несмотря на то, что инструменты доступны, цена на полную цепочку переработки сырья в нить накала, будь то в качестве хобби или промышленного производства, может быть довольно высокой. Это означает, что он может быть неэкономичным, если вы не сможете производить большие партии и превзойти цену свежей нити.

Однако при небольших партиях и надлежащем инструменте это может быть несколько жизнеспособно в зависимости от размера бутылки и системы депонирования.