Soldaten op het slagveld of op afgelegen bases moeten vaak weken wachten op essentiële vervangende onderdelen. Nu melden wetenschappers dat ze een manier hebben gevonden om veel van deze onderdelen binnen enkele uren onder gevechtsomstandigheden te fabriceren met behulp van waterflessen, karton en andere recyclebare materialen die op de ondergrond worden aangetroffen als uitgangsmateriaal voor 3D-printen. Ze zeggen dat deze 'game-veranderende' vooruitgang de operationele gereedheid zou kunnen verbeteren, de afhankelijkheid van externe toeleveringsketens verminderen en de veiligheid verbeteren.

De onderzoekers presenteren hun werk vandaag op de 256e National Meeting &Exposition van de American Chemical Society (ACS).

"Ideaal, soldaten zouden niet hoeven te wachten op de volgende bevoorradingstruck om vitale uitrusting te ontvangen, "Nicole Zander, doctoraat, zegt. "In plaats daarvan, ze konden eigenlijk naar de kantine gaan, verzamel afgedankte waterflessen, melkkannen, kartonnen dozen en andere recyclebare artikelen, gebruik die materialen vervolgens als grondstof voor 3D-printers om gereedschappen te maken, onderdelen en andere gadgets."

gevechtstroepen van voedsel voorzien, brandstof, munitie en reparatieonderdelen is een monumentale taak, waarvoor duizenden ondersteunend personeel nodig is, aannemers en fabrikanten. In alles, het Amerikaanse ministerie van Defensie heeft een inventaris van 5 miljoen artikelen die worden gedistribueerd via acht verschillende toeleveringsketens, volgens het Amerikaanse Government Accountability Office. Echter, enkele van deze items zijn opgeslagen op frontlinielocaties, wat betekent dat troepen in die gebieden af ​​en toe een tekort aan belangrijk materiaal kunnen ervaren. Veel van deze units hebben 3D-printers die reserveonderdelen en andere apparatuur kunnen produceren, maar ze vertrouwen op conventionele grondstoffen, zoals in de handel verkrijgbare plastic filamenten, die moet worden gevorderd, en ze kunnen dagen duren, weken of zelfs maanden aankomen.

Onlangs, Zander, US Marine Corps Capt. Anthony Molnar en collega's van het US Army Research Laboratory onderzochten de mogelijkheid om gerecycled polyethyleentereftalaat (PET) plastic te gebruiken als uitgangsmateriaal voor 3D-printers. PET-kunststoffen, gevonden in water- en frisdrankflessen, zijn veelvoorkomende afvalstoffen die rond bases worden gevonden, en de onderzoekers realiseerden zich dat dit materiaal een levensvatbare grondstof zou kunnen zijn. Ze stelden vast dat PET-filamenten, geproduceerd door recycling, waren net zo sterk en flexibel als commercieel verkrijgbare filamenten voor 3D-printers. Bij testen, het team gebruikte gerecyclede PET-filamenten om een ​​beugel voor een autoradio te printen, een langdurig militair onderdeel. Dit proces vereiste ongeveer 10 waterflessen en nam ongeveer twee uur in beslag.

aanvankelijk, ontdekten de onderzoekers dat andere soorten plastic, zoals polypropyleen (PP), gebruikt in yoghurt- of kwarkcontainers, of polystyreen (PS), gebruikt voor plastic gebruiksvoorwerpen, waren niet praktisch voor gebruik bij 3D-printen. onverschrokken, het team probeerde PP te versterken door het te mengen met karton, houtvezels en andere cellulose-afvalmaterialen die op militaire bases worden gevonden om nieuwe composietfilamenten te maken. In aanvulling, de zeer brosse PS werd gemengd met ductiel PP om een ​​sterk en flexibel filament te genereren.

De onderzoekers gebruikten een proces dat solid-state shear pulverization wordt genoemd om samengestelde PP / cellulosefilamenten te genereren. In dit proces, versnipperd plastic en papier, karton of houtmeel werd verpulverd in een dubbelschroefsextruder om een ​​fijn poeder te genereren dat vervolgens in de smelt werd verwerkt tot 3D-printfilamenten. Na het testen met behulp van dynamische mechanische analyse, de wetenschappers concludeerden dat de nieuwe composieten verbeterde mechanische eigenschappen hadden, en ze kunnen worden gebruikt om sterke 3D-geprinte materialen te maken.

Het team van Zander bouwt een mobiele recyclingtrailer waarmee speciaal opgeleide soldaten 3D-printfilamenten kunnen maken van plastic afval. Ze onderzoekt ook manieren om materialen te printen van plastic pellets in plaats van filamenten. waarmee soldaten snel grotere 3D-geprinte onderdelen en machines zouden kunnen produceren.

"We moeten nog veel leren over hoe we deze materialen het beste kunnen verwerken en welke soorten additieven hun eigenschappen zullen verbeteren. " Zegt Zander. "We krabben nog maar aan het oppervlak van wat we uiteindelijk kunnen doen met deze afgedankte kunststoffen."