Kajak peddels, sneeuwschoenen, skateboarden. Buitensportartikelen waren vroeger een moeilijke markt voor 3D-printen om in te breken, maar fused-deeltjesfabricage (FPF) kan daar verandering in brengen.

Een team onder leiding van ingenieurs van de Michigan Technological University en re:3-D, Inc. ontwikkelde en testte de Gigabot X, een open source industriële FPF 3D-printer, die plastic afvaldeeltjes kan gebruiken en deze kan hervormen tot grote, sterke afdrukken. Vanwege de unieke uitdagingen die sportartikelen met zich meebrengen:afmetingen, duurzaamheid, specificiteit:het team koos verschillende op het Upper Peninsula geïnspireerde items.

In hun nieuwe krant gepubliceerd in Additieve productie , het team legt uit hoe fantastische labs, die prototyping en technische workshops zijn die persoonlijke digitale fabricage mogelijk maken, en andere 3D-printhubs zoals makerspaces, openbare bibliotheken of scholen kunnen zichzelf economisch onderhouden terwijl ze milieuvriendelijke producten printen met FPF. In sommige gevallen, het investeringsrendement voor een Gigabot X bereikte meer dan 1, 000 procent voor gebruik met hoge capaciteit in combinatie met recyclebare grondstof.

"Dit is geen gadget om speelgoed voor je kinderen te maken; dit is een industriële machine die bedoeld is om echte, groot, hoogwaardige producten. Met ruim 1 000 Fab Labs wereldwijd verspreiden zich snel en veranderen in milieuvriendelijke 'groene fablabs', de Gigabot X kan een handig hulpmiddel zijn om toe te voegen aan hun services en andere makerspaces, " zei Joshua Pearce, Richard Witte Bijzonder hoogleraar Materials Science and Engineering en hoogleraar bij de afdeling Electrical and Computer Engineering. "Natuurlijk, voor onze tests wilden we gerecycled plastic gebruiken."

Dat is een kenmerk van de Gigabot X - vorig jaar toonde een Michigan Tech en re:3-D samenwerkingsonderzoek aan dat het kan worden gebruikt met een breed scala aan uit de afvalstroom geplukte kunststoffen om in een nieuw productief leven voort te leven. Het systeem is gebaseerd op een eerder ontwerp van het MOST Lab, de recyclebot, dat afvalplastic filament maakt voor 3D-printers. Pearce's team heeft grondig gekeken naar betere manieren om te sorteren, zeef en classificeer plastic om de 3D-bedrukbaarheid te verbeteren. Smelten en extruderen, echter, verzwakt plastic, het is bestand tegen vijf cycli voordat het mechanisch wordt aangetast. Wat nieuw is aan de Gigabot X is het proces genaamd fused particle fabricage (FPF) of fused granular fabricage (FGF), dat de stap van het maken van filament voor 3D-printen overslaat en bespaart op één smeltcyclus. In principe, het print rechtstreeks van versnipperd afval. De grootte en veelzijdigheid van de Gigabot X om elk materiaal te gebruiken, inclusief afval, wordt weerspiegeld in de zuinigheid van de machine.

Hoewel niet goedkoop volgens huishoudelijke normen, kost de Gigabot X ongeveer $ 18, 500 - de investering vooraf heeft een groter potentieel rendement. Het team gebruikte drie casestudies:een skateboarddeck, dubbelbladige kajakpeddel - zowel voor kinderen als voor volwassenen, gemonteerd op een aluminium pijp - en sneeuwschoenen.

Met behulp van hun prints van sportartikelen, Pearce en zijn team vergeleken de kosten van low-end en high-end opties voor in de handel verkrijgbare producten, prints met commercieel filament, prints met commerciële pellets en prints met gerecycled plastic. Ze vergeleken deze met vier capaciteitsscenario's:continu printen, één nieuwe start per dag, twee nieuwe starts per dag en eenmaal per week afdrukken. De bedrukte kajakpeddel, wat het lastigst was om te maken en te vergelijken vanwege de metalen pijp, was financieel vergelijkbaar met de goedkoopste kant-en-klare peddel. Skateboards en sneeuwschoenen waren beide gemakkelijk te produceren en aanzienlijk goedkoper dan commerciële producten. FPF-printen versloeg zelfs de goedkoopste decks met commerciële pellets en daalde in kosten met afvalplastic. Gedurende hun leven, als het maar één keer per dag wordt gebruikt, de Gigabot X zou miljoenen dollars aan sportartikelen kunnen produceren.

"Zodra de kapitaalkosten zijn geregeld, die vaak minder dan een jaar kan zijn, FPF- of FGF-machines hebben een enorm potentieel om winst te maken. Economisch, ze zijn absoluut logisch, "Zei Pearce. "Het komt erop neer dat Gigabot Xs zichzelf terugbetaalt bij een redelijke belasting en in de meeste scenario's een dubbel- of driecijferig rendement op investeringen oplevert. Eigenlijk, als je het meer dan eens per week gebruikt, verdien je gemakkelijk geld."

Voor zowel groene fablabs als de ontluikende makerspace-scene over de hele wereld, de Gigabot X presenteert een aanpasbare, open source, milieuvriendelijke en leuke optie om het 3D-printcentrum te ondersteunen.