Il PLA riciclato mostra una forza altamente variabile
La stampa 3D, così come la stampa 4D, hanno aperto un regno in continua espansione di hardware, software e metodi unici per la costruzione di geometrie complesse. Insieme a ciò, arriva anche una vasta gamma di materiali che è in continua crescita, ma molti ricercatori e ingegneri usano ancora i vecchi standbys come ABS e PLA.
Anche gli sforzi per riciclare oggetti stampati in 3D sono una costante fonte di studio, poiché i ricercatori si preoccupano della quantità di plastica che potrebbe essere lasciata nelle discariche, anche se alla fine è biodegradabile, come nel caso del PLA. In ” Un confronto tra le proprietà meccaniche dei campioni stampati in 3D con PLA vergine e riciclato “, i ricercatori italiani Antonio Lanzottia, Massimo Martorelli, Saverio Maietta, Salvatore Gerbino, Francesco Penta e Antonio Gloria esplorano ulteriormente la realtà dell’uso del PLA riciclato per le parti funzionali.
Il PLA è popolare rispetto all’ABS perché è un polimero a base biologica. Gli autori sottolineano che il compostaggio del materiale non è probabilmente una soluzione molto realistica a causa della quantità di tempo che impiega a degradare le parti. Ma, se potessimo riciclare il PLA? Quanto è fattibile questo e come influisce sul materiale? Cosa succede alla resistenza meccanica del materiale che è stato riciclato, specialmente se è stato riciclato ripetutamente
“In particolare, è stato dimostrato che l’uso di un filamento riciclato venti volte attraverso un processo basato sull’estrusione ha minimamente influenzato la resistenza a trazione e il modulo di PLA”, affermano i ricercatori. “Inoltre, è stato condotto uno studio sulle miscele di polipropilene riciclato nella procedura di stampaggio a iniezione e è stato valutato un rapporto di miscelazione appropriato tra polimero vergine e riciclato, a dimostrazione che la diminuzione delle proprietà meccaniche dei dispositivi fabbricati da polimeri riciclati può essere migliorata ottimizzando i parametri del processo durante lo stampaggio a iniezione. “
Ulteriori studi hanno anche dimostrato che l’indebolimento delle proprietà meccaniche era minimo nel PLA riciclato, motivando gli autori a formare uno studio intenso confrontando sia il PLA vergine che il PLA riciclato, testando entrambe le proprietà interlaminari e la resistenza a breve raggio. I campioni di PLA sono stati stampati a 200 ° C usando una Prusa I3 , con un ugello da .4 mm. Il primo set è stato testato, quindi frantumato e riciclato con un estrusore fatto in casa in materiale da 1,75 mm. È stato quindi utilizzato per creare nuovi campioni per test di proprietà meccaniche.
Rappresentazione schematica della configurazione sperimentale – diagramma orizzontale del carico di taglio (adattato da ASTM D2344)
I ricercatori hanno incluso tre diverse fasi di riciclaggio, con test per la resistenza ai raggi abbaglianti sia su materiale vergine che riciclato. Hanno notato che il PLA riciclato una volta e anche due volte in più non è stato “significativamente” influenzato dalla resistenza del fascio abbagliante, ma successivamente ha subito un notevole degrado. Nei campioni che erano stati riciclati per tre volte, c’era “una grande variabilità”.
In conclusione, i ricercatori hanno offerto dati più specifici:
“I campioni monouso e due volte riciclati hanno mostrato una resistenza a breve raggio (106,8 ± 9,0 MPa e 108,5 ± 9,9 MPa, rispettivamente) che era simile a quella dei campioni vergini (119,1 ± 6,6 MPa). Tuttavia, un terzo processo di riciclaggio ha influenzato negativamente i valori della resistenza del fascio abbagliante producendo anche una grande variabilità nei risultati (75,0 ± 16,2 MPa). “
La stampa 3D, esistente fin dagli anni ’80, ha appena iniziato a colpire davvero, e lo studio della scienza dei materiali è diventato di notevole interesse per molti, sia che siano interessati all’utilizzo di materiali riciclati o PLA per creare oggetti come dispositivi di accumulo di energia , protesi , materiali termoplastici sostenibili e molto altro ancora.
