SABIC，Local Motors 对再加工的 3D 打印热塑性零件和刨花进行可行性研究

为了改善大幅面增材制造 (LFAM)、跨国化学品制造公司 SABIC（沙特阿拉伯利雅得）和下一代汽车制造商 Local Motors（美国亚利桑那州凤凰城）的循环性，完成了一项关于从 3D 打印过程中回收废热塑性零件和切屑的可行性的联合研究。该研究探索了更可持续的替代填埋大型印刷部件的预期，以期更广泛地采用 LFAM。其中包括分析 Local Motors 使用的 SABIC 的 LNP THERMOCOMP AM 增强复合材料在打印、回收、研磨和再加工成颗粒形式后的可印刷性和机械性能。

该研究确定，来自后期生产零件和废料的材料有可能在 LFAM 或其他工艺（例如注塑或挤出）中以高达 100% 的量重复使用。根据 SABIC 和 Local Motors 的说法，这些见解有助于为 LFAM 行业使用的材料确定实现循环和延长生命周期的可行途径。

SABIC 高级应用开发工程师 Walter Thompson 表示：“随着 LFAM 的采用加速，找到填埋大型印刷部件的可持续替代方案至关重要。 “SABIC 和 Local Motors 已经研究了使用机械研磨的废料和 LFAM 产生的报废 [EOL] 零件的实用性。我们的研究显示了重复利用这些材料的巨大潜力，标志着在支持价值链中的再利用方面迈出了第一步。”

Local Motors 的技术产品总监 Johnny Scotello 补充道：“制造下一代汽车意味着采用下一代制造工艺。” “我们很自豪能与 SABIC 合作，使 LFAM 更具可持续性。为废料或 EOL 零件带来价值是一项艰巨的挑战，但这项研究的结果表明可持续循环产品的光明前景。”

重复使用大型印刷部件的挑战

SABIC 和 Local Motors 表示，目前还没有成熟的价值链来回收生产后的 LFAM 零件和废料。这一系列复杂的步骤包括管理将大型零件定位、收集和运输到能够清洁、切割、重新研磨和重新利用材料的设施的物流。

重复使用 LFAM 材料的另一个挑战是多次热循环（研磨、再造粒、再复合等）的潜在降解。每一步都会增加累积热史，这往往会破坏聚合物链并减少纤维长度，并可能影响性能。在确定材料再利用的机会时应考虑这些因素。

研究方法和结果

SABIC-Local Motors 研究包括对印刷适性、产量和机械性能的评估。为了评估可印刷性，制备了六个 LNP THERMOCOMP AM 化合物材料样品，分别含有 0、15、25、50、75 和 100% 的再加工成分。这些样品在 SABIC 位于马萨诸塞州皮茨菲尔德的聚合物加工开发中心的辛辛那提公司（美国俄亥俄州哈里森市）的大面积增材制造 (BAAM) 机器上监测吞吐量和熔体流动速率的变化。每个样品用于打印单壁六边形，这是 SABIC 用于加工和材料表征的典型测试零件几何形状。据报道，所有样品都印刷良好，表面光滑、有光泽，层数平直，材料流动没有问题。

为了评估机械性能，从每个六边形印刷部件上切下试样。使用测试方法 D638 作为指导，测试它们的拉伸性能，并根据修改后的 ASTM D-790 测试方法使用三点弯曲测试测试弯曲模量。结果表明，含有较小比例回料的零件样品具有优异的拉伸性能，而含有较大比例回料的样品仅出现增量下降。 100% 回料样品在 x 方向上的拉伸性能仅降低 20%，在 z 方向上降低 15%。对于弯曲性能，也出现了相同的逐渐趋势，对于含有 100% 回料的样品，x 方向的弯曲模量仅下降 14%，z 方向的弯曲模量仅下降 12%。

正如预期的那样，拉伸和弯曲测试表明机械强度随着回料百分比的增加而降低。这一发现是用于注塑和挤出等其他工艺的再生料的典型特征。

展望未来

这项研究强调了后工业化 LFAM 刨花和零件的可重复使用性。 SABIC 和 Local Motors 表示，后工业和消费后的废料都具有再利用的潜力；然而，在这个过程可行之前，需要填补回收价值链中的现有差距。需要 LFAM 社区（包括树脂制造商、加工商、3D 打印机和回收商）共同努力，设计出一种经济的方法来收集废料并将其转化为可重复使用的形式。

与 Local Motors 进行这项研究并展示这些结果是 SABIC 为 LFAM 行业寻找循环解决方案的第一步。该公司将很快完成一份包含研究详细数据的报告。 SABIC 致力于利用重要的化学来支持整个 LFAM 价值链的合作，以帮助推进社会责任、降低碳足迹和循环。