3D-печать и переработка пластиковых бутылок: от отходов к новым возможностям

В последние годы в сообществе людей, занимающихся 3D-печатью, назрела проблема применения заводских материалов. Ввиду постоянного роста стоимости материалов все больше людей задумывается о более доступных альтернативах. Решением является разработка способа переработки пластиковых бутылок в филамент для 3D-печати. Получаемый материал не будет уступать заводским решениям и при этом позволит экономить средства на приобретении филамента для FDM-принтеров.

Рассмотрим подробнее, как можно превратить обычные пластиковые бутылки в полезный материал для 3D-печати.

Этапы переработки пластиковых бутылок в филамент

В рамках данного проекта будет разработан новый станок для переработки пластиковых бутылок в филамент. При помощи данного станка у человека появится возможность перерабатывать пластик, не отдавая его на специализированные предприятия. Станок будет работать на основе метода волочения материала, данный способ основан на принципе протягивания пластиковой ленты через специальный нагревательный блок. Перед протягиванием бутылку необходимо нарезать с помощью специального резака, который будет работать в полуавтоматическом режиме.

Рассмотрим основные этапы переработки пластиковых бутылок в филамент:

1. Подготовка бутылок: Повторяю тоже самое со всеми остальными бутылками, на каждую уходит 1-2 минуты. Пластиковые стаканчики перерабатываются следующим образом: сначала они тщательно очищаются, промываются и сушатся на специальном оборудовании.
2. Нарезка бутылок: Отрезаю дно бутылки канцелярским ножом и делаю замеры толщины стенки бутылки микрометром. В данном случае толщина 0.3 мм, сверяю это с распечатанной таблицей, получается 8 мм. Ширина ленты расчитывается просто, для прутка 1.75 мм. =1.75/толщина стенки бутылки*1.75. Но это значение для квадратного прутка, а нам нужен круг, как известно круг вписанный в квадрат занимает 78.5% процента площади квадрата. Для этой бутылки расчет получается таким (1.75/0.3*1.75*0.785)=8,013 вот наше значение в миллиметрах. Я себе сделал таблицу и прилепил ее на клей карандаш прямо к станку, чтобы все было быстро и легко.
3. Протягивание и плавление: Для получения качественного и ровного прутка я ставлю самую малую скорость протяжки, 1 метр прутка тянется за 7-10 минут, можно и быстрее, но качество может начать хромать, это уже кому как нравится. Я ставлю протяжку и занимаюсь своими делами, периодически заправляя новую ленту, ленту я кстати не наматываю ни на какие катушки, это пустая трата времени, она у меня просто стелится по полу. По окончании срабатывает "Кулибинский автостоп", и я подхожу что бы извлечь пруток и заправить новую ленту.
4. Охлаждение и сушка: По окончании плавления пластик должен полностью остыть. Вся лишняя влага испарится из материала, и он кристаллизуется. Все отправляется сушиться на батарею, но и если просто его оставить лежать в сухом помещении лишняя влага из пластика выйдет через пару дней, он напитывается влагой при непосредственном контакте с водой, а так же в зимнее время года.

Вот что на выходе получается, довольно качественный и ровный пруток со 100% заполнением, диаметр стабильный в районе 1.75 мм с незначительными отклонениями. Электронного штангеля у меня нет, сделал замеры обычным и микрометром.

Типы пластика и их особенности

Важно учитывать тип пластика, из которого изготовлена бутылка, так как это влияет на процесс переработки и качество получаемого филамента:

• Голубые, белые и зеленые бутылки: Пластик у этих бутылок мягче, чем у голубых.
• Коричневые бутылки: У таких бутылок самый мягкий пластик.

При наличии большого количества влаги нить расплавленного пластика будет выходить из экструдера в виде пены. Сушить мотки нити рекомендуется в закрытой таре при температуре 50-60 °С. При использовании переработанной нити следует учесть, что печатаемые изделия могут не соответствовать ожидаемому качеству.

EkocycleCube: 3D-печать с заботой об окружающей среде

Во второй половине 2014 года компании Coca-Cola и 3D System запустили в продажу 3D-принтер, использующий в качестве печатного материала переработанные пластиковые бутылки. Новый 3D-принтер может печатать предметы по цифровой 3D-модели, используя переработанные пластиковые бутылки. Пока не полностью, а только на четверть: каждый картридж для нового принтера содержит эквивалент трех бутылок Coca-Cola. Заправить EkocycleCube самостоятельно только что освободившейся бутылкой не выйдет, для этого ее нужно определенным образом переработать и заправить в катридж.

Принтер EkocycleCube печатает в домашних условиях сувениры, украшения, игрушки, предметы интерьера, телефонные чехлы и другие личные вещи разной сложности рисунка. Принтер может создавать объекты размером 152,4 х 152,4 х 152,4 мм, разрешающая способность печати - 200 микрон, также предусмотрена функция автовыравнивания и цветной сенсорный интерфейс пользователя.

В комплект EkocycleCube включены только семь бесплатных готовых 3D-моделей различных предметов, разработанных дизайнерами под руководством креативного директора 3D System, музыканта will.i.am.

Проекты и стартапы в области переработки пластика

Coca-Cola уже долгое время активно сотрудничает с компаниями по всему миру в области переработки пластиковых бутылок. В 2006 году стартовал проект 111 Navy Chair по изготовлению экомебели из бутылок и алюминиевых банок вместе с дизайнерским бюро Emeco. «Мы работаем с известными мировыми брендами и используем технологии, вдохновение и искусство для того, чтобы изменить нашу культуру, показать, что переработка - это круто, - говорит will.i.am. Принтер можно заказать на сайте официального продавца. Кроме 3D-принтера, в рамках проекта Ekocycle созданы наушники Beats by Dr. Dre Studio, совместно с музыкантом и продюсером Dr.

Проект Perpetual Plastic занимается переработкой местных пластиковых отходов. Его организаторы преследуют две цели: организовать на местном уровне переработку пластика с участием населения, а также осведомить потребителей о новых способах утилизации. Высушенные стаканчики измельчаются, плавятся и преобразуются в нити для трёхмерной печати. В память о посещении мини-завода Perpetual Plastic посетители получают колечки, напечатанные из переработанных пластиковых стаканчиков. Сегодня Perpetual Plastic работает только с пластиком типа PLA, но в будущем организаторы проекта планируют расширить перечень утилизируемых материалов. Проект имеет огромный потенциал развития.

Разрабатываемый станок будет лишен основных недостатков конкурентов и при этом иметь ряд новых функций. Прототип станка разработан и пригоден для применения.

Стартап рассчитан на рынок аддитивных технологий, как одно из направлений цифрового производства, являются мощнейшим инструментом для ускорения НИОКР и вывода новой продукции на рынок. Аддитивные технологии - процесс создания объекта из данных 3D-модели, в частности с помощью 3D-принтера.

Предполагается развитие проекта в несколько этапов, реализация рассчитана на несколько лет. В результате первоначальных расчетов выделены следующие этапы:

• Создание производства необходимого для производства тестовой партии;
• Разработка и внедрение бренда;
• Продажа тестовой партии продукта;
• Предоставление прав на производство продукции за процентные отчисления с продажи;
• Расширение производства и начала новых разработок.

Среди основных рисков стоит выделить:

• Отсутствие финансовых возможностей потребителя из-за кризиса;
• Дефицит сырья;
• Воровство технологий конкурентами из-за пробелов в законодательстве;
• Недостаток средств на реализацию проекта;
• После выхода на рынок есть риск возникновения конкуренции с появившимися аналогами из КНР.

Основным потребителем нашего продукта являются люди, входящие в комьюнити 3D-печати. Также среди потребителей мы выделяем школы, вузы и научно-исследовательские организации, занимающиеся 3D-печатью. Производством станка также могут заинтересоваться представители производств станков и 3D-принтеров.

Как напечатать вазу из переработанной пластиковой бутылки

Вот и пост подошел к концу, если это и дальше получит отклик то следующий пост я уже посвящу непосредственно печати бутылками, и всему что для этого нужно со всеми нюансами и подробностями. Пишите в комментариях что вы хотели бы, чтобы я распечатал из бутылок, по возможности я это реализую в следующем посте.