In un recente progetto di ricerca sostenuto da 3DTech , lo studente di tesi Dung Ha è stato offerto il lavoro per esaminare il riutilizzo della polvere PA12 Nylon dalla produzione di stampa 3D Multi Jet Fusion (MJF). Le scoperte dell’autore sono state dettagliate nel documento di tesi recentemente pubblicato, ” Uno studio sul riciclaggio dei rifiuti di poliammide 12 in polvere in filamenti per stampa 3D “. Mentre l’idea di riciclare materiali 3D non è esattamente nuova, Dung Ha esplora anche come polveri fini possano essere manipolate in sicurezza e quindi trasformate in filamenti.
Nylon Polyamide 12 (PA12) è scelto da molti utenti perché è allo stesso tempo resistente ma flessibile e offre alte prestazioni nella stampa con una forte adesione dello strato. Dung Ha considera PA12 meritevole di studio e riciclaggio grazie alle sue straordinarie proprietà, ma sottolinea anche che ci sono sfide decisive nel lavorare con questa sostanza, a causa di problemi con la perdita di integrità dopo la lavorazione e la tendenza ad assorbire acqua. Poiché l’autore si concentra molto sul lavoro di laboratorio, la sicurezza è una delle priorità principali e una parte espansiva di questo studio; tuttavia, il vero argomento a portata di mano è come la polvere può essere riciclata e riutilizzata come filamento di stampa 3D.
PA12 è uno dei materiali più comunemente utilizzati nella stampa 3D, e in particolare per ricercatori e ingegneri. I vantaggi di questa polvere di stampa 3D includono:
Resistenza chimica
Resistenza all’acqua
Forti proprietà meccaniche
Resistenza allo stress cracking
Autoportante per i prodotti finali
Questa polvere è adatta per l’uso in una varietà di applicazioni diverse, per includere la prototipazione rapida, per modelli medici e altro, e può essere migliorata in generale con una varietà di diversi additivi come carbonio, vetro o alluminio. 3DTech utilizza PA12 per i suoi prodotti di stampa 3D, di solito con una dimensione delle particelle di circa 55 – 60 μm, e hanno contribuito allo spreco prodotto utilizzato nello studio.
I rifiuti di polvere, raccolti manualmente, erano composti da polveri combinate provenienti da una varietà di posizioni di stampante per letti e conservati in tre scatole di plastica sigillate e conservate presso il laboratorio Arcada .
“Poiché la polvere PA12 in questa ricerca appartiene al gruppo delle microparticelle e si basa sulla scheda di sicurezza del materiale PA12 in polvere, l’esplosione di polvere fine e gli effetti sulla salute della polvere fine attraverso l’inalazione sono oggetto di grande attenzione in questa tesi”, ha affermato Dung Ha.
Il motivo più comune per un’esplosione di nuvole di polvere è solitamente una scintilla che si forma da qualche parte nel laboratorio. Le esplosioni possono verificarsi in alcuni casi, e specialmente se c’è una combinazione di polvere e aria che sono considerate pericolose a causa delle intense concentrazioni. Questo tende ad accadere con particelle di dimensioni più fini.
La sicurezza deve essere presa in considerazione, e mentre l’infiammabilità è un problema, le emissioni sono spesso in questione anche per quanto riguarda la stampa 3D. Gli utenti possono facilmente inalare particelle fini, comportando rischi per la salute, in particolare a causa delle particelle più piccole:
“Come possono andare in profondità nei polmoni; possono offrire una possibilità di assorbimento chimico nel sangue insieme all’interazione fisica con il sistema respiratorio “, afferma Dung Ha.
Negli ultimi anni sono stati effettuati numerosi altri studi sulle particelle e sulle emissioni, come test specifici per la qualità dell’aria negli ambienti chiusi e lo studio delle emissioni complessive. L’autore va più nel dettaglio qui di quanto non si veda, riguardo a come gli utenti possono impedire che l’esposizione li colpisca o li ferisca in una sfortunata esplosione. Devono essere seguite le corrette procedure di manipolazione e indossare indumenti protettivi adeguati come occhiali protettivi, camici da laboratorio, maschere e le seguenti misure, come lavare tutte le aree a contatto con la polvere e evitare di mangiare o bere in laboratorio.
La degradazione chimica e l’ossidazione della polvere PA12 in uno stato non fuso sono un problema e, come sottolinea Dung Ha, “il tempo e il calore del letto di stampa vicino al punto di fusione aumentano il peso molecolare della polvere PA12, quindi la viscosità della polvere PA12 diminuisce .’ L’ossidazione fa anche in modo che la polvere bianca diventi gialla e marrone, e la polvere di scarto deve essere migliorata. Per combattere il degrado e lo scolorimento, altri ricercatori hanno precedentemente utilizzato il carburo di tungsteno (WC) come additivo.
Per realizzare il filamento con i materiali riciclati, il ricercatore ha utilizzato un ugello da 1,75 mm, con una temperatura costante di 180 gradi centigradi. Ci sono state alcune sfide nella sperimentazione e la regolazione dell’additivo per WC ha aiutato; tuttavia, il ricercatore ha concluso che potrebbe non essere possibile creare un “prodotto 3D ad alta resistenza” da un filamento ad alta resistenza. Dung Ha raccomanda che durante lo sviluppo di filamenti, gli utenti debbano considerare le prestazioni del sistema di stampa 3D FDM utilizzato.
Nel complesso, l’autore ha concluso che i filamenti riciclati sono stati un successo, con conseguente buona resistenza alla trazione e modulo. Il filamento ha funzionato correttamente anche con MakerBot Replicator 2.0, senza intasamenti.
