Trasformare direttamente una bottiglia in PET usata in filamento per stampa 3D può sembrare un processo estremamente semplice: si elimina il fondo, si taglia la parete in una lunga striscia continua, la si trascina attraverso una zona riscaldata e si avvolge il materiale riformato su una bobina. Una nuova ricerca pubblicata sul Jordan Journal of Mechanical and Industrial Engineering mostra però che una variabile spesso considerata secondaria può influenzare in modo sostanziale il risultato: la geometria della bottiglia dalla quale viene ricavata la striscia. Lo studio, intitolato Pultrusion-Based Recycling of PET Bottle Waste into FDM Filaments: Effects of Feedstock Geometry on Filament Quality, è firmato da I Made Gatot Karohika, Rizki Andhika, Anak Agung Istri Agung Sri Komaladewi, I Made Widiyarta, Dewa Ngakan Ketut Putra Negara e Muhammad Aziz e concentra l’attenzione non soltanto su temperatura o velocità di trascinamento, ma sulla materia prima prima ancora che questa entri nella zona calda. Una bottiglia PET non è infatti un foglio industriale uniforme: cambia spessore lungo l’altezza, presenta curvature, nervature, zone stirate in maniera differente durante il soffiaggio, spalle, fondo sagomato e talvolta goffrature o geometrie strutturali. Se queste variazioni vengono trasformate direttamente in una striscia continua, diventano variazioni nella quantità di polimero che entra nell’utensile di formatura e possono quindi riflettersi sul diametro e sulla sezione del filamento finale.
La novità è considerare la bottiglia stessa come una variabile di processo
Molti sistemi DIY e low-cost per il riciclo delle bottiglie PET si concentrano soprattutto sull’hardware utilizzato dopo il taglio: temperatura del nozzle, velocità del motore che tira il materiale, diametro del foro di formatura e velocità della bobina. Il lavoro pubblicato nel 2026 sposta parte dell’attenzione a monte. Se la striscia che entra nel sistema non contiene una quantità costante di materiale per unità di lunghezza, anche una macchina perfettamente stabile non può necessariamente produrre un filamento perfettamente uniforme.
Il parametro più intuitivo è la larghezza della striscia, ma non è l’unico. A parità di larghezza, una sezione di bottiglia con parete da 0,20 mm contiene il doppio del materiale di una da 0,10 mm. Il parametro fisicamente rilevante è quindi soprattutto l’area della sezione trasversale della striscia, che in prima approssimazione può essere considerata come:
Area della striscia ≈ larghezza × spessore
Se questa area cambia lungo il nastro, cambia anche il volume di PET alimentato per ogni millimetro di avanzamento. Il processo di formatura può compensare una parte della variazione attraverso stiramento e deformazione, ma oltre un certo limite il risultato si traduce in un filamento con diametro o forma non uniforme.
| Variabile della bottiglia | Possibile effetto sulla striscia | Conseguenza sul filamento |
|---|---|---|
| Spessore della parete | Quantità di PET variabile | Diametro variabile |
| Curvatura | Taglio meno regolare | Sezione non uniforme |
| Nervature | Variazioni periodiche di geometria | Oscillazioni nel diametro |
| Spalle della bottiglia | Curvatura e spessore elevati | Instabilità del trascinamento |
| Fondo petaloide | Geometria fortemente tridimensionale | Difficile da convertire in strip regolare |
| Larghezza di taglio | Cambia portata volumetrica | Filamento troppo sottile o troppo spesso |
| Goffrature/logo | Variazione locale dello spessore | Irregolarità superficiali |
| Etichette/adesivo | Contaminazione | Difetti e degradazione |
Perché due bottiglie entrambe marcate PET possono comportarsi in modo molto diverso
La sigla di riciclo PET 1 identifica il materiale principale, ma non significa che tutte le bottiglie abbiano la stessa geometria o lo stesso comportamento durante il riciclo diretto. Le bottiglie vengono generalmente prodotte attraverso injection stretch blow molding: una preforma viene riscaldata, stirata longitudinalmente e contemporaneamente espansa radialmente all’interno di uno stampo.
Questo processo produce un orientamento biassiale del polimero e una distribuzione dello spessore che dipende dalla geometria della preforma, dalla temperatura, dalla pressione di soffiaggio, dal rapporto di stiramento e dalla forma finale del contenitore.
La parete cilindrica centrale è spesso relativamente uniforme perché è proprio la zona che deve essere ottimizzata per ridurre il consumo di materiale. Le spalle e il fondo possono invece presentare distribuzioni di materiale molto differenti. Il tipico fondo “a petali” di una bottiglia per bevande gassate deve resistere alla pressione interna e presenta una geometria che sarebbe estremamente difficile trasformare direttamente in una striscia regolare.
Per questo molti sistemi bottle-to-filament utilizzano soprattutto la parete laterale relativamente uniforme e scartano collo e fondo.
La pultrusione evita il passaggio bottiglia → flakes → pellet → filamento
La caratteristica più interessante di questo tipo di riciclo è la riduzione dei passaggi.
In una filiera convenzionale di riciclo meccanico del PET il materiale viene normalmente:
raccolto → selezionato → frantumato → lavato → asciugato → estruso → pellettizzato → nuovamente fuso ed estruso come prodotto finale.
Per produrre filamento FFF, alle fasi precedenti deve essere aggiunta un’ulteriore estrusione controllata per generare un filo da 1,75 o 2,85 mm.
Nel sistema studiato dal gruppo indonesiano la bottiglia viene invece trasformata in una lunga striscia che costituisce direttamente il feedstock del processo di pultrusione termoplastica.
| Riciclo PET convenzionale per filamento | Bottle pultrusion |
|---|---|
| Bottiglia | Bottiglia |
| Triturazione | Taglio in striscia |
| Flakes | Striscia continua |
| Lavaggio | Pulizia della bottiglia/striscia |
| Essiccazione | Essiccazione comunque importante |
| Estrusione | Riscaldamento/formatura |
| Pellet | Eliminato |
| Seconda estrusione del filamento | Integrata nel processo |
| Avvolgimento | Avvolgimento |
Eliminare triturazione e pellettizzazione può ridurre complessità dell’attrezzatura, consumo energetico e investimento necessario per un sistema locale o domestico. In cambio viene persa una funzione fondamentale del riciclo convenzionale: l’omogeneizzazione del feedstock.
I pellet uniformano ciò che la pultrusione mantiene
Quando migliaia di frammenti PET vengono fusi insieme in un estrusore, differenze locali di spessore tra una zona e l’altra della bottiglia cessano di avere grande importanza. Il materiale viene miscelato e l’estrusore alimenta la filiera con una portata relativamente omogenea.
La bottle pultrusion conserva invece quasi direttamente la geometria del materiale originario.
La differenza può essere sintetizzata così:
estrusione da pellet: la geometria della bottiglia scompare prima della produzione del filamento;
pultrusione da striscia: la geometria della bottiglia diventa parte delle condizioni di alimentazione del filamento.
È proprio questo il motivo per cui il nuovo studio attribuisce tanta importanza al feedstock geometry.
Il tagliabottiglie diventa quindi una macchina di precisione
Un cutter utilizzato per trasformare la parete della bottiglia in una spirale continua può sembrare il componente più semplice dell’intera macchina. In realtà determina direttamente la quantità di materia che verrà alimentata.
La lama deve mantenere una distanza costante dal bordo precedente durante tutta la rotazione della bottiglia. Qualunque deviazione cambia la larghezza della striscia.
Una bottiglia perfettamente cilindrica facilita il processo. Una bottiglia con profondi incavi ergonomici, nervature orizzontali o sezione quadrata costringe invece il materiale a cambiare continuamente angolo rispetto alla lama.
Questo significa che la precisione del sistema di taglio può essere altrettanto importante della stabilità termica dell’hotend.
Fabbaloo evidenzia proprio questo punto: per migliorare un sistema economico di riciclo potrebbe essere più efficace intervenire sul cutter e sulla selezione delle bottiglie anziché aumentare semplicemente la sofisticazione del riscaldatore.
Larghezza e spessore determinano direttamente la portata massica
Supponiamo che una striscia abbia larghezza costante di 8 mm. Se lo spessore passa da 0,15 a 0,20 mm, la sezione passa da:
8 × 0,15 = 1,20 mm²
a:
8 × 0,20 = 1,60 mm²
Il materiale alimentato aumenta quindi di circa il 33% anche se velocità di trascinamento, temperatura e larghezza nominale rimangono identiche.
Un filamento circolare da 1,75 mm ha una sezione teorica di circa 2,41 mm². Nei sistemi bottle-to-filament, però, il prodotto non deriva dalla fusione completa di una quantità di materiale sufficiente a riempire necessariamente tutta quella sezione come in un normale estrusore. La strip può piegarsi, arrotolarsi e saldarsi termicamente formando una sezione che può contenere una cavità interna.
È quindi possibile ottenere un diametro esterno vicino a 1,75 mm ma una densità lineare diversa rispetto a un filamento commerciale pieno.
Un diametro di 1,75 mm non garantisce da solo un filamento equivalente a quello commerciale
Questo è uno degli aspetti più importanti della tecnica.
Un calibro può misurare 1,75 mm all’esterno, ma due filamenti apparentemente identici possono avere:
- sezione perfettamente circolare;
- sezione ovale;
- piccola cavità centrale;
- vuoti irregolari;
- differente densità;
- parete saldata in modo incompleto.
Il gruppo di I Made Gatot Karohika e Rizki Andhika ha studiato proprio queste caratteristiche anche in precedenti lavori sul riciclo diretto delle bottiglie PET.
In uno studio pubblicato nel marzo 2026 sul Journal of Physics: Conference Series, gli autori misuravano la sezione del filamento in differenti punti — inizio, centro e fine — proprio per valutare l’uniformità ottenuta attraverso pultrusione.
Gli studi precedenti dello stesso gruppo mostrano quanto contino larghezza e temperatura
La ricerca del Jordan Journal of Mechanical and Industrial Engineering arriva dopo un programma sperimentale già avviato dal gruppo dell’Udayana University, in Indonesia.
Nel lavoro Tensile strength analysis of single filament 3D printing from single-use plastic bottle waste, pubblicato nel 2026, venivano variati temperatura del nozzle, velocità, larghezza e spessore della striscia.
Il risultato migliore nella prova di trazione del singolo filamento BR-PET era stato ottenuto con:
220 °C – striscia larga 8,5 mm – spessore 0,20 mm → 183,92 MPa.
La configurazione meno resistente tra quelle riportate nello studio utilizzava:
230 °C – striscia larga 8 mm – spessore 0,20 mm → 112,82 MPa.
| Parametri di una precedente ricerca dello stesso gruppo | Configurazione migliore riportata | Configurazione con risultato inferiore riportato |
|---|---|---|
| Temperatura | 220 °C | 230 °C |
| Larghezza strip | 8,5 mm | 8,0 mm |
| Spessore strip | 0,20 mm | 0,20 mm |
| Resistenza a trazione del singolo filamento | 183,92 MPa | 112,82 MPa |
Questi valori appartengono al precedente lavoro del gruppo e non devono essere attribuiti automaticamente al nuovo studio del 2026 sulla geometria delle bottiglie. Sono però utili per mostrare quanto l’interazione tra dimensioni della striscia e condizioni termiche possa modificare le caratteristiche finali.
Una temperatura maggiore non significa necessariamente un filamento migliore
Il confronto 220-230 °C è interessante perché mostra anche che aumentare la temperatura non migliora automaticamente la qualità.
Il PET deve raggiungere una temperatura sufficiente per deformarsi e saldarsi correttamente durante la formatura. Se la temperatura è troppo bassa, la strip può conservare una memoria geometrica e non chiudersi uniformemente.
Se il materiale rimane invece troppo a lungo ad alta temperatura, soprattutto in presenza di umidità, possono aumentare fenomeni di degradazione termica e idrolitica.
Nel PET la degradazione può provocare scissione delle catene molecolari e riduzione della massa molecolare. Il risultato può essere una diminuzione della viscosità e delle proprietà meccaniche.
L’umidità è uno dei problemi fondamentali del PET riciclato
Il PET è igroscopico. Assorbe acqua dall’ambiente e, quando viene portato alle temperature di lavorazione, questa umidità può partecipare alla degradazione idrolitica delle catene polimeriche.
Per questo nella produzione industriale PET e rPET vengono normalmente essiccati accuratamente prima della lavorazione.
Una bottiglia apparentemente asciutta sulla superficie può comunque contenere umidità sufficiente a influenzare il comportamento durante la fusione.
Questo problema viene spesso sottovalutato nei video DIY bottle-to-filament, dove la trasformazione fisica della bottiglia in filo viene interpretata come prova della qualità del materiale.
Fabbaloo sottolinea correttamente che produrre qualcosa che assomiglia a un filamento e produrre un filamento affidabile sono due risultati differenti.
La geometria non è quindi l’unico parametro
La ricerca sulla forma delle bottiglie isola un problema importante, ma non significa che basti scegliere una bottiglia cilindrica per ottenere materiale equivalente a un Prusament o a un filamento industriale.
| Variabile | Possibile problema nel rPET |
|---|---|
| Geometria bottiglia | Portata non uniforme |
| Spessore parete | Diametro variabile |
| Umidità | Idrolisi durante il riscaldamento |
| Residui di bevanda | Contaminazione |
| Adesivi etichetta | Impurità e degradazione |
| HDPE del tappo/anello | Seconda fase polimerica |
| Colori/additivi | Proprietà non uniformi |
| Storia termica | Riduzione peso molecolare |
| Esposizione UV | Degradazione precedente |
| Temperatura pultrusione | Fusione insufficiente o degradazione |
| Pulling speed | Influenza forma e dimensione |
| Winding tension | Possibili deformazioni del filamento |
La geometria va quindi vista come un parametro aggiuntivo che fino ad ora aveva ricevuto meno attenzione rispetto agli altri.
Il fondo e le spalle sono le zone peggiori per ottenere una strip uniforme
Una tipica bottiglia può essere suddivisa geometricamente in almeno quattro zone:
collo → spalla → corpo → fondo.
Il corpo centrale è generalmente la regione più adatta alla trasformazione in strip. Ha una curvatura relativamente costante e può essere tagliato come una spirale continua.
La spalla passa progressivamente da un diametro grande a quello molto più piccolo del collo. Mantenere una larghezza costante con un semplice cutter diventa quindi difficile.
Il fondo è ancora più problematico. Le bottiglie pressurizzate utilizzano frequentemente una geometria petaloide con profonde variazioni tridimensionali. Anche lo spessore può essere maggiore rispetto alla parete centrale.
Non sorprende quindi che i sistemi bottle-to-filament normalmente lascino inutilizzate queste parti.
Questo significa che il riciclo non utilizza il 100% della bottiglia
È uno dei limiti ambientali da considerare.
La pultrusione diretta riduce numero di macchine e processi, ma se utilizza soltanto la parte centrale del contenitore rimangono:
- collo;
- filetto;
- fondo;
- tappo;
- anello di sicurezza;
- etichetta.
Il progetto open source Recreator 3D, uno dei sistemi più noti dedicati alla pultrusione domestica di bottiglie PET, riconosce esplicitamente questa limitazione e indica la necessità di sistemi complementari di triturazione per recuperare successivamente ciò che la strip non può utilizzare.
Un sistema ideale di riciclo locale potrebbe quindi combinare due flussi:
parete uniforme → pultrusione diretta;
scarti geometricamente complessi → triturazione ed estrusione.
La geometria delle bottiglie nasce dall’ottimizzazione per il packaging, non per il riciclo in filamento
Il problema mette in evidenza un conflitto interessante di Design for Recycling.
Il produttore della bottiglia deve ottimizzare:
- resistenza alla pressione;
- rigidità;
- ergonomia;
- impilabilità;
- stabilità durante il trasporto;
- branding;
- quantità minima di PET;
- comportamento sulle linee di riempimento.
Una bottiglia estremamente leggera e nervata può essere eccellente per ridurre la quantità di materiale nella confezione originale ma risultare meno adatta a essere trasformata direttamente in una strip regolare.
Viceversa, una bottiglia cilindrica con parete più uniforme può essere più semplice da utilizzare come feedstock di pultrusione.
Non significa che le bottiglie debbano essere ridisegnate per i maker, ma dimostra quanto il processo di riciclo finale dipenda da decisioni prese durante la progettazione iniziale del packaging.
Le bottiglie leggere possono essere paradossalmente più difficili da riciclare con questo sistema
L’industria delle bevande ha ridotto per anni il peso dei contenitori attraverso il lightweighting. Utilizzare meno PET per bottiglia riduce consumo di materiale, massa trasportata e costo.
Le pareti diventano però molto sottili.
Per un sistema di pultrusione, una strip ricavata da una parete sottile deve essere più larga per alimentare la stessa quantità di materiale. Una striscia più larga è contemporaneamente più difficile da far conformare e chiudere correttamente all’interno del nozzle.
Questa relazione crea un possibile compromesso:
parete sottile → meno materia nella bottiglia → strip più larga necessaria → formatura potenzialmente più complessa.
È proprio questo tipo di interazione che rende importante misurare fisicamente la bottiglia prima di definire i parametri del cutter.
Il sistema potrebbe regolare automaticamente la larghezza della strip
Lo studio suggerisce indirettamente una possibile evoluzione delle macchine bottle-to-filament.
Se un sensore misurasse in tempo reale lo spessore della parete, il cutter potrebbe teoricamente modificare la propria larghezza per mantenere quasi costante l’area della striscia.
Per esempio:
parete più sottile → striscia più larga;
parete più spessa → striscia più stretta.
Invece di utilizzare una larghezza fissa di 8 o 9 mm, il sistema cercherebbe quindi di mantenere:
larghezza × spessore ≈ costante.
Non è una funzionalità descritta come implementata nel lavoro pubblicato, ma rappresenta una conseguenza ingegneristica naturale dei risultati sulla feedstock geometry.
Un controllo sul diametro a valle potrebbe chiudere il secondo loop
Lo stesso concetto potrebbe essere applicato dopo la zona di formatura.
Un laser micrometer potrebbe misurare continuamente il filamento e modificare:
- pulling speed;
- temperatura;
- velocità della bobina;
- eventualmente larghezza di taglio.
I produttori commerciali di filamento utilizzano già controlli dimensionali in linea proprio perché pochi centesimi di millimetro possono modificare la quantità di materiale che entra nell’estrusore della stampante.
Un sistema domestico potrebbe utilizzare sensori meno costosi, anche ottici, per rilevare deviazioni evidenti.
La combinazione tra controllo della strip a monte e misura del filamento a valle trasformerebbe un semplice PET puller in un piccolo sistema produttivo closed-loop.
Perché pochi decimi di millimetro sul diametro diventano importanti durante la stampa
La quantità di materiale spinta dallo slicer viene calcolata assumendo una determinata area della sezione del filamento.
Per un filamento nominale di 1,75 mm:
A = π × (1,75 / 2)² ≈ 2,405 mm².
Se il diametro reale fosse 1,65 mm:
A ≈ 2,138 mm².
Se fosse 1,85 mm:
A ≈ 2,688 mm².
La differenza tra le due estremità supera il 25% della sezione.
Questo significa che un feeder che avanza esattamente la stessa lunghezza di materiale può introdurre quantità di polimero sensibilmente differenti.
| Diametro reale | Sezione teorica | Differenza rispetto a 1,75 mm |
|---|---|---|
| 1,65 mm | 2,14 mm² | circa -11% |
| 1,70 mm | 2,27 mm² | circa -5,6% |
| 1,75 mm | 2,41 mm² | riferimento |
| 1,80 mm | 2,54 mm² | circa +5,8% |
| 1,85 mm | 2,69 mm² | circa +11,8% |
La stampante non “vede” automaticamente questa variazione. Se il profilo continua a considerare 1,75 mm, un tratto sottile causa underextrusion e uno troppo spesso overextrusion.
Il problema può essere ancora maggiore se la sezione non è circolare
Con il filamento da bottiglia il calibro dovrebbe idealmente misurare il materiale in almeno due direzioni perpendicolari.
Una sezione ovale potrebbe mostrare:
1,65 mm su un asse;
1,85 mm sull’altro.
Utilizzando una sola misura si potrebbe concludere erroneamente che il diametro è corretto.
Il precedente lavoro del gruppo indonesiano utilizzava proprio misurazioni in due direzioni con calibro digitale e analizzava fotografie della sezione in differenti punti del filo.
Questa attenzione è fondamentale perché il sistema di pultrusione tende a piegare e riformare una striscia, non a estrudere necessariamente un cilindro pieno perfettamente omogeneo.
La cavità interna non è necessariamente un problema, purché rimanga costante
Alcuni filamenti bottle-pultruded possono risultare sostanzialmente cavi. A prima vista può sembrare un difetto assoluto, ma per l’alimentazione della stampante il problema principale è la costanza della quantità di materiale per unità di lunghezza.
Se la cavità fosse perfettamente uniforme per tutta la bobina, sarebbe teoricamente possibile calibrare il flow rate della stampante per compensare la densità lineare inferiore.
Il vero problema emerge quando la cavità cambia dimensione continuamente. A quel punto né il diametro esterno né un singolo flow multiplier possono compensare correttamente la variazione.
Per un filamento sperimentale sarebbe quindi utile misurare non soltanto diametro, ma anche massa per metro.
La massa per metro potrebbe essere una misura più utile del solo diametro
Supponiamo di tagliare dieci metri di filamento e pesarli con una bilancia sufficientemente precisa. Il valore fornisce direttamente la quantità media di PET disponibile per unità di lunghezza, indipendentemente dalla presenza di una cavità.
Ripetendo la misura su diverse sezioni della bobina si potrebbe verificare l’omogeneità del prodotto.
Un controllo di questo tipo è semplice e relativamente economico e potrebbe affiancare la misura geometrica nei sistemi DIY.
La ricerca sulla feedstock geometry rende evidente proprio questa necessità: qualità del filamento significa stabilità della portata di materiale, non soltanto aspetto esterno regolare.
Il PET delle bottiglie non è PETG
Un’altra distinzione importante riguarda il materiale stesso. Il comune filamento PETG non è semplicemente PET proveniente da bottiglie.
Il PETG è un copoliestere modificato con glicole o altri comonomeri in modo da ridurre la cristallizzazione e migliorare alcune caratteristiche di lavorabilità e tenacità.
Il bottle-grade PET è invece formulato principalmente per injection stretch blow molding.
| Bottle PET | PETG per stampa 3D |
|---|---|
| Progettato per bottiglie | Progettato per estrusione/termoformatura e altre applicazioni |
| Può cristallizzare maggiormente | Cristallizzazione generalmente ridotta |
| Materiale biassialmente orientato nella bottiglia | Filamento estruso |
| Lavorabilità FFF più delicata | Generalmente più semplice |
| Essiccazione molto importante | Essiccazione comunque utile |
| Non equivale al PETG | Non equivale al bottle PET |
Un profilo PETG non deve quindi essere assunto automaticamente come corretto per il PET recuperato dalle bottiglie.
La qualità meccanica del rPET può comunque essere interessante
Diversi studi dimostrano che il PET da bottiglie può essere trasformato in materiale stampabile.
Nel 2025 una ricerca pubblicata sul Journal of Manufacturing and Materials Processing ha sviluppato una metodologia DIY che converte bottiglie d’acqua in strisce e successivamente in filamento da 1,75 mm mediante thermal drawing.
Gli autori hanno prodotto provini FFF e confrontato il comportamento meccanico del materiale ottenuto, dimostrando la fattibilità del processo per applicazioni a piccola scala.
Un altro studio pubblicato su Polymers ha analizzato PET riciclato da bottiglie e perfino l’effetto di piccole contaminazioni di HDPE proveniente da tappi e anelli, mostrando che il materiale poteva essere estruso e stampato, anche se le proprietà dipendevano fortemente dalla composizione e dalle condizioni di processo.
Questi risultati non eliminano quindi il valore del bottle-to-filament: mostrano semplicemente che per trasformarlo da esperimento a materiale affidabile occorre controllare molte più variabili di quanto suggerisca il processo visivamente semplice.
Il PET riciclato può perdere proprietà attraverso la storia termica
Ogni volta che un termoplastico viene portato allo stato fuso esiste la possibilità di degradazione.
Nel caso del PET, ripetute lavorazioni possono ridurre il peso molecolare attraverso thermal oxidation e chain scission. La presenza di umidità accelera ulteriormente il fenomeno attraverso idrolisi.
La pultrusione diretta presenta in questo senso un possibile vantaggio: evita alcune delle fusioni necessarie nella sequenza flakes → pellet → filamento.
Un contenitore nasce naturalmente già da una lavorazione termica durante la produzione della preforma e il successivo soffiaggio; trasformarlo direttamente in filamento può evitare almeno parte delle ulteriori estrusioni.
Il vantaggio deve però essere dimostrato considerando l’intero ciclo e non soltanto il numero nominale di passaggi.
Anche UV e vita precedente della bottiglia possono influire
Il feedstock post-consumer non parte sempre dallo stesso stato.
Una bottiglia conservata per mesi all’aperto sotto il sole può aver subito degradazione foto-ossidativa. Residui di bevande, detergenti utilizzati durante il lavaggio o contaminazioni superficiali possono ulteriormente modificare il materiale.
Uno studio del 2026 sui frammenti PET recuperati dall’ambiente marino ha osservato fenomeni come ingiallimento ossidativo, abrasione, blistering, delaminazione e rottura dei legami estere, dimostrando quanto lo stato del PET possa evolvere durante l’esposizione ambientale.
Non significa naturalmente che una normale bottiglia raccolta in casa sia degradato allo stesso modo; mostra però che la sigla “PET” non descrive tutta la storia del materiale.
Le etichette rappresentano una contaminazione particolarmente insidiosa
Molte bottiglie utilizzano etichette in materiali differenti dal PET: PP, PE, PVC, film termoretraibili o carta, oltre ad adesivi.
Prima della pultrusione la superficie dovrebbe quindi essere pulita accuratamente.
Un piccolo residuo può attraversare la zona calda e diventare:
- inclusione;
- punto debole;
- alterazione cromatica;
- deposito sul nozzle;
- sostanza degradata termicamente.
Nel riciclo industriale questi contaminanti vengono gestiti attraverso selezione, lavaggio e separazione. Il bottle-to-filament trasferisce questa responsabilità direttamente all’utilizzatore.
Anche il tappo deve rimanere fuori dalla strip
I tappi sono generalmente prodotti in HDPE o PP, non PET.
Poiché le temperature di lavorazione e la compatibilità chimica sono differenti, incorporare accidentalmente questi materiali modifica la composizione del filamento.
Uno studio dell’EPFL e partner pubblicato su Polymers ha analizzato proprio l’influenza dell’HDPE nel PET riciclato. Piccole quantità possono formare una fase separata e, in determinate condizioni, persino modificare favorevolmente la tenacità; ciò non significa però che una contaminazione casuale sia desiderabile. Il risultato dipende da percentuale, dispersione e processo.
Per un processo ripetibile è molto più sicuro partire da feedstock il più possibile omogeneo.
Non tutte le bottiglie devono necessariamente essere mescolate
Un’altra conseguenza pratica dello studio è che per i piccoli sistemi potrebbe essere conveniente classificare le bottiglie per geometria.
Un utilizzatore potrebbe separare:
- bottiglie cilindriche con parete liscia;
- bottiglie sottili e nervate;
- bottiglie pressurizzate;
- contenitori con parete spessa;
- PET colorato.
Ogni gruppo potrebbe richiedere una larghezza della strip e parametri di formatura differenti.
Questo approccio è molto diverso da quello del riciclo industriale, nel quale milioni di contenitori vengono miscelati e omogeneizzati, ma può funzionare bene su piccola scala perché il numero di bottiglie gestite è molto inferiore.
La bottiglia può quindi diventare una sorta di “bobina piatta”
Dal punto di vista concettuale il bottle pultrusion tratta la parete del contenitore come un materiale semi-lavorato.
La spirale tagliata assomiglia quasi a un filamento largo e piatto che viene riconformato anziché estruso da zero.
Questa lettura aiuta a capire perché la geometria è così importante. Se acquistassimo un nastro termoplastico industriale con larghezza che oscilla continuamente tra 7 e 10 mm, difficilmente ci aspetteremmo un processo stabile. Con la bottiglia l’irregolarità risulta meno evidente semplicemente perché il materiale si presenta inizialmente sotto forma di oggetto tridimensionale.
Il riciclo locale può però offrire vantaggi che il sistema centralizzato non ha
Nonostante questi limiti, la tecnologia resta interessante per il concetto di distributed recycling.
Una bottiglia consumata in una scuola, fablab o abitazione può diventare direttamente materia prima per la stampante senza essere:
raccolta da un camion;
trasportata a un centro di selezione;
compressa in balle;
spedita a un riciclatore;
trasformata in flakes;
pellettizzata;
venduta a un produttore di filamento;
trasportata nuovamente all’utente.
Un sistema locale elimina parte della logistica e permette all’utilizzatore di vedere direttamente la trasformazione del rifiuto in nuovo prodotto.
Il vantaggio ambientale netto dipende naturalmente da consumi energetici, efficienza, quantità di scarti e durata del componente stampato e non può essere assunto automaticamente.
Anche la National Science Foundation sta finanziando studi sui sistemi di pultrusione distribuita
L’interesse per questo approccio non è limitato ai progetti DIY. Nel 2026 la National Science Foundation statunitense ha assegnato alla University of South Florida un CAREER Award da circa 500.000 dollari, guidato da Nancy Diaz-Elsayed, dedicato alla sostenibilità dei sistemi manifatturieri.
Il framework verrà validato proprio attraverso un sistema di riciclo basato sulla pultrusione che converte plastiche post-consumo in filamento per additive manufacturing.
L’obiettivo è studiare non soltanto se il materiale possa essere prodotto, ma come variabilità, consumo energetico e incertezza influenzino realmente l’impatto ambientale dell’intero processo.
È un segnale interessante: il bottle-to-filament sta passando da progetto maker a caso di studio per la manifattura circolare.
Lo studio indonesiano evidenzia un principio applicabile a tutto il riciclo per additive manufacturing
Il risultato più importante della nuova ricerca va oltre il PET.
Quando si utilizza materia prima vergine, il produttore del materiale svolge gran parte del lavoro di controllo qualità prima che il feedstock arrivi alla stampante.
Nel riciclo locale questa responsabilità si sposta verso l’utilizzatore.
La catena diventa:
qualità del rifiuto → preparazione → qualità del feedstock → stabilità del processo → qualità della parte.
Non è quindi possibile valutare soltanto l’ultima fase.
Una stampante perfettamente calibrata non può compensare indefinitamente un filamento che cambia quantità di materiale lungo la bobina; allo stesso modo, una pultrusion machine perfettamente controllata non può produrre un filo uniforme se la striscia di partenza varia continuamente in sezione.
La selezione della bottiglia potrebbe essere importante quanto il profilo di stampa
Per chi utilizza questi sistemi a piccola scala, il lavoro di Karohika e colleghi porta quindi a una conclusione pratica: prima di intervenire sulle temperature potrebbe essere utile analizzare il contenitore.
Una possibile procedura operativa sarebbe:
- scegliere bottiglie PET trasparenti e pulite;
- rimuovere completamente etichetta, colla, tappo e anello;
- eliminare fondo e spalle più irregolari;
- misurare lo spessore della parete;
- scegliere la larghezza della strip in funzione dello spessore;
- controllare la costanza del taglio;
- asciugare accuratamente il PET;
- formare il filamento;
- misurarne diametro in due assi;
- controllare massa per metro e stampabilità prima di considerarlo affidabile.
Questa procedura è inevitabilmente più laboriosa del semplice “taglia e stampa”, ma descrive più realisticamente ciò che serve per ottenere una materia prima ripetibile.
La parte più interessante della ricerca è proprio ciò che accade prima dell’hotend
L’industria della stampa 3D dedica tradizionalmente enorme attenzione alla macchina: temperature più precise, estrusori ad alta portata, sensori, algoritmi di controllo e compensazione automatica.
Lo studio pubblicato sul Jordan Journal of Mechanical and Industrial Engineering ricorda invece un principio elementare della manifattura:
un processo non può essere più stabile della materia prima che riceve.
Nel caso del bottle-to-filament, la materia prima non è semplicemente “PET”. È una striscia caratterizzata da larghezza, spessore, curvatura, orientamento molecolare, contaminazione e storia precedente.
Considerare queste proprietà permette di capire perché due utenti con macchine apparentemente identiche possano ottenere risultati completamente differenti utilizzando bottiglie diverse.
La ricerca non dimostra che ogni bottiglia PET possa diventare immediatamente un filamento commerciale, né che la pultrusione sia necessariamente la soluzione migliore per il riciclo su larga scala. Mostra qualcosa di forse più utile: la geometria del rifiuto deve essere trattata come un vero parametro di processo.
Per rendere il bottle-to-filament più affidabile, il prossimo salto tecnologico potrebbe quindi non arrivare da un hotend più potente, ma da sistemi capaci di misurare la bottiglia, regolare automaticamente la larghezza della striscia e controllare in tempo reale diametro e massa del filamento prodotto.
In questo scenario la bottiglia smetterebbe di essere semplicemente un rifiuto inserito in una macchina e diventerebbe un vero feedstock industriale caratterizzato. È proprio questo passaggio — dal riciclo dimostrativo al controllo della materia prima — che potrebbe determinare se la pultrusione da bottiglie resterà soprattutto un interessante progetto maker o riuscirà a diventare un processo ripetibile per la produzione distribuita di materiale destinato alla stampa 3D.
Questo articolo è stato redatto con il supporto di strumenti di intelligenza artificiale (AI).
