I soldati sul campo di battaglia o nelle basi remote spesso devono aspettare settimane per pezzi di ricambio vitali. Ora gli scienziati riferiscono di aver trovato un modo per fabbricare molte di queste parti in poche ore in condizioni di combattimento usando bottiglie d'acqua, cartone e altri materiali riciclabili trovati sulla base come materiali di partenza per la stampa 3D. Dicono che questo progresso "rivoluzionario" potrebbe migliorare la prontezza operativa, ridurre la dipendenza da catene di approvvigionamento esterne e migliorare la sicurezza.

I ricercatori presentano oggi il loro lavoro al 256th National Meeting &Exposition dell'American Chemical Society (ACS).

"Idealmente, i soldati non avrebbero dovuto aspettare il prossimo camion di rifornimenti per ricevere attrezzature vitali, "Nicole Zander, dottorato di ricerca, dice. "Anziché, potrebbero praticamente andare in mensa, raccogliere bottiglie d'acqua scartate, brocche di latte, scatole di cartone e altri articoli riciclabili, quindi utilizzare quei materiali come materie prime per le stampanti 3D per creare strumenti, parti e altri gadget."

Fornire cibo alle truppe da combattimento, carburante, munizioni e parti di riparazione è un compito monumentale, che richiedono migliaia di personale di supporto, appaltatori e produttori. In tutto, il Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti ha un inventario di 5 milioni di articoli distribuiti attraverso otto distinte catene di approvvigionamento, secondo il Government Accountability Office degli Stati Uniti. Però, pochi di questi articoli sono stoccati in posizioni di prima linea, il che significa che le truppe in quelle aree possono sperimentare carenze occasionali di materiali importanti. Molte di queste unità dispongono di stampanti 3D in grado di produrre pezzi di ricambio e altre attrezzature, ma si basano su materie prime convenzionali, come i filamenti di plastica disponibili in commercio, che deve essere richiesto, e possono volerci giorni, settimane o addirittura mesi per arrivare.

Recentemente, Zander, Il capitano del corpo dei marine degli Stati Uniti Anthony Molnar e i colleghi del laboratorio di ricerca dell'esercito degli Stati Uniti hanno esplorato la possibilità di utilizzare la plastica riciclata in polietilene tereftalato (PET) come materiale di partenza per le stampanti 3D. plastica dell'ANIMALE DOMESTICO, trovato in bottiglie di acqua e soda, sono materiali di scarto comuni che si trovano intorno alle basi, ei ricercatori si sono resi conto che questo materiale potrebbe essere una valida materia prima. Hanno determinato che i filamenti di PET, prodotto dal riciclaggio, erano altrettanto resistenti e flessibili dei filamenti disponibili in commercio per le stampanti 3D. Nei test, il team ha utilizzato filamenti di PET riciclato per stampare una staffa della radio del veicolo, una parte militare di lunga data. Questo processo ha richiesto circa 10 bottiglie d'acqua e ha richiesto circa due ore per essere completato.

Inizialmente, i ricercatori hanno determinato che altri tipi di plastica, come polipropilene (PP), utilizzato in contenitori di yogurt o ricotta, o polistirene (PS), utilizzato per utensili di plastica, non erano pratici per l'uso nella stampa 3D. imperterrito, il team ha cercato di rafforzare il PP mescolandolo con il cartone, fibre di legno e altri materiali di scarto di cellulosa trovati su basi militari per creare nuovi filamenti compositi. Inoltre, il PS molto fragile è stato miscelato con PP duttile per generare un filamento forte e flessibile.

I ricercatori hanno utilizzato un processo chiamato polverizzazione a taglio a stato solido per generare filamenti compositi di PP/cellulosa. In questo processo, plastica e carta triturate, la farina di cartone o di legno è stata polverizzata in un estrusore a doppia vite per generare una polvere fine che è stata poi trasformata a fusione in filamenti di stampa 3D. Dopo aver testato utilizzando l'analisi meccanica dinamica, gli scienziati hanno concluso che i nuovi compositi avevano proprietà meccaniche migliorate, e potrebbero essere usati per realizzare materiali stampati in 3D resistenti.

Il team di Zander sta costruendo un rimorchio mobile per il riciclaggio che consentirà a soldati appositamente addestrati di fabbricare filamenti per la stampa 3D da rifiuti di plastica. Sta anche esplorando modi per stampare materiali da pellet di plastica anziché filamenti, che potrebbe aiutare i soldati a produrre rapidamente parti e macchinari stampati in 3D più grandi.

"Abbiamo ancora molto da imparare su come trattare al meglio questi materiali e su quali tipi di additivi ne miglioreranno le proprietà, " Dice Zander. "Stiamo solo grattando la superficie di ciò che alla fine possiamo fare con queste plastiche scartate".