Plastica domestica come risorsa per la stampa 3D: una sperimentazione condotta a Brema
L’enorme quantità di plastica che viene quotidianamente smaltita nelle abitazioni tedesche ha spinto un team di ricercatori dell’Università di Scienze Applicate di Brema, in collaborazione con il Fraunhofer IFAM (Istituto per la Tecnologia di Produzione e i Materiali Avanzati), ad avviare uno studio volto a indagare le potenzialità della plastica post-consumo nella produzione di filamenti per la stampa 3D.
L’obiettivo del progetto è duplice: da un lato, valorizzare i rifiuti plastici raccolti tramite la filiera dei sacchetti gialli, trasformandoli in materiali utilizzabili industrialmente, e dall’altro, verificare la possibilità di ottenere un filamento sufficientemente puro, stabile e standardizzato per l’uso nei sistemi di stampa additiva.
Il problema della plastica post-consumo: un materiale difficile da riutilizzare
A differenza degli scarti plastici provenienti direttamente dai processi industriali, i rifiuti domestici presentano caratteristiche più critiche per il riciclo: contaminazioni organiche, miscele di polimeri diversi, presenza di etichette, adesivi e residui alimentari. La professoressa Silke Eckardt, esperta in sistemi energetici sostenibili presso l’università di Brema, sottolinea che riciclare plastica domestica è tecnicamente più complesso e richiede trattamenti preliminari più accurati rispetto alla plastica industriale.
Dal rifiuto al filamento: la lavorazione del polipropilene riciclato
Il progetto ha preso in esame il polipropilene, una delle plastiche più diffuse negli imballaggi leggeri. Il materiale è stato prelevato da un impianto di selezione, quindi sottoposto a diverse fasi di separazione e pulizia. Tra i passaggi impiegati si trovano:
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la separazione mediante metodo “sink-float”, in cui i materiali vengono suddivisi in base alla densità;
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l’analisi spettroscopica nel vicino infrarosso, per identificare e selezionare i polimeri in modo automatico;
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la frantumazione meccanica, per ridurre i materiali in una granulometria uniforme.
Queste tecniche hanno permesso di ottenere una purezza del materiale superiore al 99,8%, valore considerato adeguato per la produzione di filamento tecnico destinato alla stampa 3D.
Produzione del filamento: controlli di processo e qualità del materiale
Il materiale recuperato è stato trasformato in polipropilene omogeneo all’interno delle strutture di Fraunhofer IFAM. L’estrusione è avvenuta in un impianto industriale, dove il materiale è stato fuso a temperature superiori ai 200°C e convertito in filamento plastico del diametro di circa due millimetri.
La qualità del filamento non dipende solo dalla purezza chimica, ma anche dalla stabilità geometrica: il filo deve mantenere un diametro costante lungo tutta la sua lunghezza, avere una sezione perfettamente circolare e una superficie priva di irregolarità, caratteristiche essenziali per evitare difetti durante la stampa.
Dirk Godlinski, project manager del gruppo di lavoro “Composite Technology” presso Fraunhofer IFAM, ha evidenziato che la chiave del processo risiede nell’accurata regolazione di ogni parametro operativo: pressione, temperatura, velocità delle viti e condizioni meccaniche devono essere calibrate con estrema precisione per ottenere un materiale adatto alla stampa 3D.
Prospettive future: additivi funzionali e applicazioni più avanzate
Lo studio ha raggiunto il primo traguardo: la fattibilità tecnica della trasformazione di plastica post-consumo in filamento stampabile è stata dimostrata. Tuttavia, il progetto è ancora in fase di ottimizzazione. Una delle possibilità allo studio è l’introduzione di additivi, come fibre di vetro o cariche minerali, per modificare le proprietà meccaniche e termiche del materiale a seconda delle applicazioni desiderate.
Questa prospettiva apre la strada a una nuova generazione di materiali tecnici riciclati, con impieghi in settori che vanno dalla prototipazione funzionale alla produzione di componenti leggeri per l’industria.
Il ruolo della stampa 3D nella transizione verso un’economia circolare
La professoressa Eckardt sottolinea l’importanza di promuovere la domanda di materiali riciclati anche nel campo della stampa 3D. Il progetto dimostra come l’economia circolare possa essere applicata a una tecnologia emergente, offrendo un modello operativo concreto per ridurre l’impatto ambientale dei polimeri sintetici.
Godlinski concorda sul fatto che il recupero di materiali plastici non solo riduce il volume dei rifiuti, ma contribuisce anche alla diminuzione dei consumi energetici e delle risorse vergini, obiettivi cruciali in un contesto globale segnato da tensioni ambientali e necessità di maggiore sostenibilità.
Un primo passo verso la stampa 3D con materiali da riciclo domestico
L’esperienza condotta dal team di Brema, in collaborazione con Fraunhofer IFAM, mostra che la plastica post-consumo può essere trasformata in una risorsa tecnica, adatta per essere impiegata nei processi di stampa 3D, a patto che vengano adottati protocolli accurati di selezione, pulizia e lavorazione.
Si tratta di un contributo significativo alla ricerca sui materiali riciclati, che potrebbe aprire nuove opportunità per la produzione sostenibile e l’uso responsabile della plastica, anche a livello domestico. Le prossime fasi del progetto punteranno a migliorare le prestazioni del materiale e ad estenderne le applicazioni industriali, mantenendo al centro l’obiettivo dell’efficienza delle risorse e della responsabilità ambientale.
