Perspektywa zastosowania maszyn małoseryjnych do produkcji filamentu inżynierii produkcji i zarządzania odpadami

• Autorzy: Blaut, Jędrzej , Leszczyk, Wiktor , Rumin, Rafał

Warianty tytułu

EN

A perspective on the use of small batch machines for production engineering filament and waste management

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W ostatnich latach recykling tworzyw sztucznych stał się wyzwaniem związanym z ochroną środowiska. Materiały polimerowe są powszechnie wykorzystywane, co generuje problem trwałych odpadów po ich wycofaniu z użytku. Możliwość ponownego wykorzystania tych materiałów umożliwia skuteczną utylizację odpadów. Rynek druku 3D dynamicznie rośnie, a filamenty do druku mogą być wytwarzane z recyklingu. Niniejszy artykuł przegląda literaturę dotyczącą produkcji filamentów z polimerów pochodzących z recyklingu jako alternatywy dla obecnego podejścia do centralnej selektywnej zbiórki tworzyw sztucznych. Przedstawiono eksperymentalne stanowisko do recyklingu materiału termoplastycznego PET i jego właściwości mechaniczne. Dodatkowo przeanalizowano dostępne na rynku urządzenia do produkcji filamentów z odpadów tworzyw sztucznych.

EN

In recent years, the recycling of plastics has become a key environmental challenge. Polymeric materials are widely used, which generates the problem of persistent waste after their end-of-life. The possibility of reusing these materials enables efficient waste disposal. The 3D printing market is growing rapidly and printing filaments can be produced from recycled materials. This paper reviews the literature on the production of filaments from recycled polymers as an alternative to the current approach to central selective collection of plastics. An experimental rig for recycling thermoplastic PET material and its mechanical properties are presented. In addition, commercially available equipment for the production of filaments from waste plastics is analysed.

Słowa kluczowe

PL

recykling tworzyw sztucznych; ochrona środowiska; gospodarka odpadami; materiały polimerowe; filamenty do druku 3D; recykling PET; właściwości mechaniczne; produkcja filamentów; podejście alternatywne; zbiórka selektywna; termoplastyka; utylizacja odpadów; druk 3D; upcykling; zarządzanie odpadami

EN

plastic recycling; environmental protection; waste management; polymer materials; 3D printing filaments; PET recycling; mechanical properties; filament production; alternative approach; selective collection; thermoplastics; waste disposal; 3D printing; upcycling

• Czasopismo: Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 13, iss. 2
• Strony: 174--182
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz.

Twórcy

autor

Blaut, Jędrzej

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska,

autor

Leszczyk, Wiktor

• Poland,

autor

Rumin, Rafał

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza Wydział Zarządzania al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska,

Bibliografia

• [1] Papanek V., Fuller R.F. Design for the real world, 1972.
• [2] Jawahir I.S., Bradley R.: Technological Elements of Circular Economy and the Principles of 6R-Based Closed-loop Material Flow in Sustainable Manufacturing, Procedia CIRP, vol. 40, pp. 103-108, 2016, doi: 10.1016/j.procir. [2016.01.067].
• [3] Komunikat komisji do Parlamentu Europejskiego: Komunikat komisji do Parlamentu Europejskiego, Rady, europejskiego komitetu Ekonomiczno- Społecznego i komitetu regionów Zamknięcie obiegu - plan działania UE dotyczący gospodarki o obiegu zamkniętym.
• [4] Damayanti and Wu H.S. Strategic Possibility Routes of Recycled PET, Polymers (Basel), vol. 13, no. 9, p. 1475, May (2021), doi: 10.3390/polym13091475.
• [5] Cusano I., Campagnolo L., Aurilia M., Costanzo S., Grizzuti N. Rheology of Recycled PET, Materials, vol. 16, no. 9, p. 3358, Apr. (2023), doi: 10.3390/ma16093358.
• [6] Prajapati A.R., Dave H.K., Rajpurohit S.R. : Investigation on Quality of In-house Fabricated PLA Filament for 3D Printing Application, (2020), pp. 277-285. doi: 10.1007/978-981-32-9433-2_24.
• [7] Exconde M. K. J. E, Co J. A. A., Manapat J. Z., Magdaluyo E. R. Materials Selection of 3D Printing Filament and Utilization of Recycled Polyethylene Terephthalate (PET) in a Redesigned Breadboard, Procedia CIRP, vol. 84, pp. 28-32, (2019), doi: 10.1016/j.procir.2019.04.337.
• [8] Samykano M., Selvamani S.K., Kadirgama K., Ngui W.K., Kanagaraj G., Sudhakar K. Mechanical property of FDM printed ABS: influence of printing parameters, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 102, no. 9-12, pp. 2779-2796, Jun. (2019), doi: 10.1007/s00170-019-03313-0.
• [9] De León A.S., Domínguez-Calvo A., Molina S.I. Materials with enhanced adhesive properties based on acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS)/thermoplastic polyurethane (TPU) blends for fused filament fabrication (FFF), Mater Des, vol. 182, p. 108044, Nov. (2019), doi: 10.1016/j.matdes.2019.108044.
• [10] Jiang Z., Diggle B., Tan M.L., Viktorova J., Bennett C.W., Connal L.A. Extrusion 3D Printing of Polymeric Materials with Advanced Properties, Advanced Science, vol. 7, no. 17, Sep. (2020), doi: 10.1002/advs.202001379.
• [11] Singh N., Hui D., Singh R., Ahuja I.P.S., Feo L., Fraternali F. Recycling of plastic solid waste: A state of art review and future applications, Compos B Eng, vol. 115, pp. 409-422, Apr. (2017), doi: 10.1016/j.compositesb.2016.09.013.
• [12] Aboulkas A., El harfi K., El Bouadili A. Thermal degradation behaviors of polyethylene and polypropylene. Part I: Pyrolysis kinetics and mechanisms, Energy Convers Manag, vol. 51, no. 7, pp. 1363-1369, Jul. (2010), doi: 10.1016/j.enconman.2009.12.017.
• [13] Cruz Sanchez F.A., Boudaoud H., Hoppe S., Camargo M. Polymer recycling in an open-source additive manufacturing context: Mechanical issues, Addit Manuf, vol. 17, pp. 87-105, Oct. (2017), doi: 10.1016/j.addma.2017.05.013.
• [14] Hopewell J., Dvorak R., Kosior E. Plastics recycling: challenges and opportunities, Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, vol. 364, no. 1526, pp. 2115-2126, Jul. (2009), doi: 10.1098/rstb.2008.0311.
• [15] https://www.reiten.design/polyformer, “Polyformer.”
• [1] Papanek V., Fuller R.F. Design for the real world, 1972.
• [2] Jawahir I.S., Bradley R.: Technological Elements of Circular Economy and the Principles of 6R-Based Closed-loop Material Flow in Sustainable Manufacturing, Procedia CIRP, vol. 40, pp. 103-108, 2016, doi: 10.1016/j.procir. [2016.01.067].
• [3] Komunikat komisji do Parlamentu Europejskiego: Komunikat komisji do Parlamentu Europejskiego, Rady, europejskiego komitetu Ekonomiczno- Społecznego i komitetu regionów Zamknięcie obiegu - plan działania UE dotyczący gospodarki o obiegu zamkniętym.
• [4] Damayanti and Wu H.S. Strategic Possibility Routes of Recycled PET, Polymers (Basel), vol. 13, no. 9, p. 1475, May (2021), doi: 10.3390/polym13091475.
• [5] Cusano I., Campagnolo L., Aurilia M., Costanzo S., Grizzuti N. Rheology of Recycled PET, Materials, vol. 16, no. 9, p. 3358, Apr. (2023), doi: 10.3390/ma16093358.
• [6] Prajapati A.R., Dave H.K., Rajpurohit S.R. : Investigation on Quality of In-house Fabricated PLA Filament for 3D Printing Application, (2020), pp. 277-285. doi: 10.1007/978-981-32-9433-2_24.
• [7] Exconde M. K. J. E, Co J. A. A., Manapat J. Z., Magdaluyo E. R. Materials Selection of 3D Printing Filament and Utilization of Recycled Polyethylene Terephthalate (PET) in a Redesigned Breadboard, Procedia CIRP, vol. 84, pp. 28-32, (2019), doi: 10.1016/j.procir.2019.04.337.
• [8] Samykano M., Selvamani S.K., Kadirgama K., Ngui W.K., Kanagaraj G., Sudhakar K. Mechanical property of FDM printed ABS: influence of printing parameters, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 102, no. 9-12, pp. 2779-2796, Jun. (2019), doi: 10.1007/s00170-019-03313-0.
• [9] De León A.S., Domínguez-Calvo A., Molina S.I. Materials with enhanced adhesive properties based on acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS)/thermoplastic polyurethane (TPU) blends for fused filament fabrication (FFF), Mater Des, vol. 182, p. 108044, Nov. (2019), doi: 10.1016/j.matdes.2019.108044.
• [10] Jiang Z., Diggle B., Tan M.L., Viktorova J., Bennett C.W., Connal L.A. Extrusion 3D Printing of Polymeric Materials with Advanced Properties, Advanced Science, vol. 7, no. 17, Sep. (2020), doi: 10.1002/advs.202001379.
• [11] Singh N., Hui D., Singh R., Ahuja I.P.S., Feo L., Fraternali F. Recycling of plastic solid waste: A state of art review and future applications, Compos B Eng, vol. 115, pp. 409-422, Apr. (2017), doi: 10.1016/j.compositesb.2016.09.013.
• [12] Aboulkas A., El harfi K., El Bouadili A. Thermal degradation behaviors of polyethylene and polypropylene. Part I: Pyrolysis kinetics and mechanisms, Energy Convers Manag, vol. 51, no. 7, pp. 1363-1369, Jul. (2010), doi: 10.1016/j.enconman.2009.12.017.
• [13] Cruz Sanchez F.A., Boudaoud H., Hoppe S., Camargo M. Polymer recycling in an open-source additive manufacturing context: Mechanical issues, Addit Manuf, vol. 17, pp. 87-105, Oct. (2017), doi: 10.1016/j.addma.2017.05.013.
• [14] Hopewell J., Dvorak R., Kosior E. Plastics recycling: challenges and opportunities, Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, vol. 364, no. 1526, pp. 2115-2126, Jul. (2009), doi: 10.1098/rstb.2008.0311.
• [15] https://www.reiten.design/polyformer, “Polyformer.”