La Stampa 3D ecologica utilizzando un Ecostruder, dei rifiuti elettronici riciclati e dell’energia solare
I dispositivi elettronici fanno parte della vita quotidiana delle persone in tutto il mondo: laptop, smartphone, tablet, gruppi fitness, ecc. Sono meravigliosi da avere per molte ragioni, ma nessuno di questi dispositivi dura per sempre e quando vengono scartati , possono causare gravi danni all’ambiente. Stanno nascendo programmi di riciclaggio che possono rinnovare e riutilizzare parte dell’elettronica nei dispositivi, ma per quanto riguarda tutta la plastica rimasta? In un documento intitolato ” Riciclaggio delle plastiche ABS E-Waste mediante estrusione allo stato fuso e stampa 3D con dispositivi ad energia solare come strumento di trasformazione per gli aiuti umanitari “, un gruppo di ricercatori discute su come hanno prelevato le plastiche ABS trovate nei rifiuti elettronici e le hanno riciclate usando laStampa 3D.
I ricercatori hanno utilizzato plastica di scarto da dispositivi elettronici dismessi all’interno della School of Engineering della Deakin University . Queste plastiche includevano l’involucro esterno da dispositivi come vecchi computer, docking station per laptop e telefoni desktop. Hanno pulito la plastica, se necessario, e poi l’hanno suddivisa in frammenti e l’hanno alimentata in un dispositivo di granulazione azionato a mano, che era composto da una serie di denti dentati che potevano essere ruotati usando un braccio a leva. La plastica ha subito diverse fasi di macinazione ripetuta, dopo di che è stato messo attraverso un setaccio a maglie.
I ricercatori hanno quindi creato il proprio dispositivo di estrusione per fusione, che hanno chiamato Ecostruder. Il sistema utilizza un sistema a vite singola ed è alimentato da un motore a corrente continua internamente.
“Per garantire che la vite funzioni a un RPM costante, viene utilizzato un encoder per misurare la velocità di rotazione e che è la retroazione in un controller PID”, spiegano i ricercatori. “La vite è anche accoppiata direttamente al motoriduttore, che fornisce un’interfaccia semplice e robusta in cui non sono necessarie catene ausiliarie. Tre riscaldatori a banda 50W controllati individualmente forniscono la capacità di variare la distribuzione della temperatura lungo la canna, che a sua volta consente di controllare come le transizioni di plastica alimentate passano dalle fasi solide a quelle liquide. “
Una volta che il filamento è stato generato da Ecostruder, è stato stampato in 3D utilizzando un LulzBot Mini. Per rendere l’intero processo ancora più ecologico, i ricercatori hanno utilizzato un sistema di nanogrid alimentato da energia solare, tramite pannelli fotovoltaici portatili (PV).
“In uno scenario ideale, il sistema che intendevamo creare avrebbe la capacità di operare esclusivamente con l’uso dell’energia prodotta dai PV”, affermano i ricercatori. “Questo non sarebbe realistico in reali scenari operativi e quindi l’obiettivo era creare un sistema dinamico in grado di operare direttamente utilizzando l’energia proveniente dalle celle fotovoltaiche e deviare la carica in eccesso alle batterie agli ioni di litio. Viceversa, nei periodi in cui viene generata elettricità insufficiente per alimentare un rispettivo dispositivo, la carica dal sistema di batteria può essere utilizzata per sostenere le operazioni. “
I test sono stati eseguiti sul sistema di nanogrid per valutare la sua efficienza di generazione di carica. Il test 1 è stato eseguito in una giornata nuvolosa e il test 2 in una giornata di sole. La potenza media sostenuta è stata di circa 14 W per il test 1 e 210 W per il test 2. Modifiche future del sistema possono includere la creazione di banchi più grandi di batterie per immagazzinare la carica in eccesso durante i periodi di picco di generazione, per l’uso nei giorni in cui la generazione di energia è subottimale.
Per testare le prestazioni di stampa 3D del sistema, i ricercatori l’hanno portato in una posizione con esposizione chiara al sole e in 3D hanno stampato tre parti diverse: un cubo 20x20x20mm, un diametro di 30mm e un cilindro di altezza 30mm e una struttura reticolare con un cubo di 30x30x30mm . Il test è stato completato in circa 90 minuti e i pannelli solari non solo hanno alimentato in modo adeguato la stampante 3D ma contenevano un eccesso di energia.
“Se assumiamo le stesse condizioni ambientali in un tipico giorno di funzionamento, che comprenderà l’esecuzione della stampante 3D per 8 ore e l’Ecostruder per 2 ore, l’energia in eccesso generata consentirà questo utilizzo, caricando anche il sistema della batteria di ulteriori 25Ah “Affermano i ricercatori.
Sono stati inoltre eseguiti test per valutare la qualità del materiale riciclato stampato in 3D. Per fare questo, i ricercatori hanno stampato un connettore per tubi 3D. C’erano alcuni difetti superficiali cosmetici, ma la parte era robusta. I ricercatori hanno utilizzato la parte stampata per unire una sezione di tubazioni e l’hanno provata bloccando l’estremità di un pezzo di tubo, pressurizzando il sistema utilizzando un dispositivo di prova della pressione dell’impianto idraulico. La parte tratteneva l’acqua senza perdite fino a una pressione di 5Bar. I risultati mostrano che l’ABS riciclato può essere utilizzato per stampare parti funzionali in 3D.
Gli studi futuri mirano a testare il sistema in condizioni di campo per valutare il suo potenziale per gli aiuti umanitari.
Gli autori dell’articolo includono Mazher Iqbal Mohammed, Daniel Wilson, Eli Gomez-Kervin, Callum Vidler, Lucas Rosson e Johannes Long.
