當關鍵設備發(fā)生故障時,戰(zhàn)場上或遠程基地的士兵經常需要等待數(shù)周才能更換部件。現(xiàn)在,美國陸軍研究實驗室和美國海軍陸戰(zhàn)隊的研究人員已經找到了一種方法,可以在幾個小時內使用廢塑料制造這些零件,例如水瓶,紙板和其他可回收材料作為3D打印的起始材料。3D打印車載接收機支架。圖片來源:Nicole Zander /美國陸軍研究實驗室 研究人員昨天在第256屆美國化學學會(ACS)全國會議和博覽會上介紹了他們的工作。“增材制造技術的潛在應用非常廣泛 - 從預生產模型和臨時零件到最終用途的飛機零件和醫(yī)療植入物,”ARL研究員Nicole Zander博士說。向作戰(zhàn)部隊提供食物,燃料,彈藥和維修部件是一項艱巨的任務,需要數(shù)千名后勤支持人員,承包商和制造商。根據(jù)美國政府問責局的數(shù)據(jù),美國國防部總共擁有通過八個不同供應鏈分發(fā)的500萬件物品。但是,這些物品中很少有人儲存在前線地點,這意味著這些地區(qū)的部隊偶爾會遇到重要材料的短缺。這些裝置中的許多裝置都具有可以生產備件和其他設備的3D打印機,但它們依賴于必須征用的傳統(tǒng)原料,例如市售的塑料長絲,并且它們可能需要數(shù)天,數(shù)周甚至數(shù)月才能到達。 Zander和來自美國海軍陸戰(zhàn)隊的共同合作者Capt.Anthony Molnar的研究,從回收的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET),瓶子和塑料中生成3D打印長絲,沒有任何化學改性或添加劑。在水和蘇打瓶中發(fā)現(xiàn)的PET塑料是在基部周圍發(fā)現(xiàn)的常見廢料。雖然PET廣泛用于許多應用中,但由于其高熔融溫度,吸水性和結晶性問題,它并未廣泛用作FFF 3D打印的原料。 研究人員使用一種稱為固態(tài)剪切粉碎的工藝來生成復合PP /纖維素長絲。在該方法中,將切碎的塑料和紙,紙板或木粉在雙螺桿擠出機中粉碎以產生細粉末,然后將其熔融加工成3D打印長絲。研究人員對PET塑料的長絲進行了機械測試,他們的工作表明,再生PET長絲與3D打印機的商用長絲一樣堅固和柔韌。在測試中,該團隊使用回收的PET細絲打印車輛無線電支架,這是一種長時間的軍用物品。這個過程需要大約10個水瓶,大約需要兩個小時才能完成。 Zander解釋說,“在機械性能方面,F(xiàn)FF中使用的大多數(shù)聚合物的體積強度在30到100MPa之間。再生PET的平均強度為70MPa,因此可能是合適的3D打印原料?!?/span>
ARL的Nicole Zander博士為美國海軍陸戰(zhàn)隊上尉Anthony Molnar演示設備。 (Jhi Scott的美國陸軍照片)
該團隊還研究了其他類型塑料的3D打印,例如用于酸奶或奶酪容器的聚丙烯(PP),或用于塑料器皿的聚苯乙烯(PS)。這些塑料本身不能很好地發(fā)揮作用,但研究小組發(fā)現(xiàn),通過將它們與其他塑料混合,或添加填料如增強劑或增韌劑,可以生成堅固而柔韌的長絲。
研究人員表示,這項工作的動力是通過在部署時進行維修來增強作戰(zhàn)人員的能力和準備程度,并減少后勤供應鏈的依賴性。Zander的團隊正在建造一個移動回收拖車,使士兵能夠將塑料重新用于3D打印的原料。她還在探索用塑料顆粒而不是長絲印刷材料的方法,這可以幫助士兵快速生產更大的3D打印零件和機械。
轉載自:中國3D打印網 中國3D打印網譯自:3ders.org