КОНЦЕПЦИЯ МЕХАТРОННОГО УСТРОЙСТВА И ПРИНЦИПА ЕГО РАБОТЫ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ПЛАСТИКОВЫХ ОТХОДОВ В НИТЬ, ПРИГОДНУЮ ДЛЯ 3Д ПЕЧАТИ

Почему PET-пластик пользуется популярностью при печати трехмерных объектов? Это объясняется доступной стоимостью продукта, а также его широкое распространение для создания предметов для пищевой промышленности. Кроме того, производство на его основе ведется методом литья под давлением и выдавливанием. Ниже будет описана функциональная схема механизма, созданного с целью переработки пластика.

Изначально отходы пластика необходимо измельчить. Затем измельченные частички пластика поступают в бункер, который по своему устройству напоминает мясорубку, только на конце стоит нагревательный элемент, из которого как раз и выходит переработанная нить пластика, затем эту нить необходимо постепенно охладить и намотать на катушку. [1]

Рисунок 1. Функциональная схема проектируемого устройства

Достоинства и недостатки РЕТ пластика

При 3D-печати применяется в технологии FFF. Ее особенности — в простоте конструкции принтеров и их ценовой доступности, а также небольшой стоимости расходных материалов.

Применением ПЭТ объясняется также его доступностью, а также следующими положительными свойствами:

● химической устойчивостью к воздействию щелочей, кислот, органических растворителей,

● высокой износоустойчивостью,

● способностью выдерживать различные температуры,

● простотой механической обработки,

● нерастворимостью в воде,

● возможностью безопасного контакта с пищевыми продуктами,

● низким коэффициентом трения,

● высокой жесткостью и твердостью,

● простотой обработки лаком.

3D-печать с применением данного вида пластика отличается сложностями, поскольку плавление происходит при высоких температурах, а при остывании материал дает значительную усадку. Именно поэтому при процессе печати требуется усиление опорными структурами, которые после создания модели просто удаляются. Сегодня умельцы производят расходный материал в виде пластиковых нитей из пластиковой тары, которая отправляется на вторичную переработку.

К недостаткам пластика PET можно отнести:

• склонность к самопроизвольной кристаллизации, что сказывается на появлении деформаций в конечном продукте,
• пропусканием ультрафиолетовых лучей,
• проницаемостью для молекул газов,
• необходимость в резком охлаждении, если требуется получить прозрачные модели.

ПЭТ — это полиэтилентерефталат, который создается на основе полиэфира. Это прозрачный листовой материал, который обладает большой способностью светопропускания. Из-за быстрого воспламенения и самозатухания он режется только лазером, к тому же под воздействием нагревания материал деформируется, что скажется на ухудшении качества конечного продукта.

Использование ПЭТ целесообразно в методике FDM, когда печать ведется послойно. Но данный способ создания трехмерных деталей имеет свои недостатки:

• Во-первых, работа ведется слишком медленно.
• Во-вторых, полученное изделие не отличается высоким разрешением, поэтому поверхность модели будет выделяться слоями.
• В-третьих, при данной технологии могут возникнуть проблемы с фиксацией материала на рабочем столе, поскольку он может прилипать к ней. Чтобы этого избежать, применяется подогрев рабочего стола, когда на него наносятся определенные покрытия.
• В-четвертых, если будут нависающие элементы, потребуется применение опорных структур, которые впоследствии удаляются. Как правило, именно в этих целях и применяется PETT.

Требования к устройству

Устройство должно на входе получать пластиковые отходы, и на выходе выдавать переработанную пластиковую нить, пригодную для 3D печати. [2] Для этого необходимо выполнение следующих требований:

● Компактность и надёжность

● У пользователя должен быть выбор цвета пластика

● Устройство должно иметь как можно меньшее энергопотребление

● Иметь низкую себестоимость

● Устройство должно соответствовать всем правилам и нормам пожаробезопасности

Планируемые технические показатели и показатели назначения

Типичная скорость экструзии: 5-8 часов на килограмм, в зависимости от диаметра, материала и температуры желаемого пластика.

Температура экструзии: до 260 ° C. Необходимо ограничить мощностью нагревателя для обеспечения безопасности, чтобы предотвратить термическое разложение полимеров.

Выход пластиковой нити: 1,75 мм и 2,85 мм, возможно также и любой другой размер с обычными сверлильными форсунками

Мощность: 110-240 В переменного тока, 50/60 Гц, максимум 60 Вт, 50 Вт в среднем (электрическая стоимость: 3 рубля на кг экстрадированного) [3]

Заключение

По результатам данной работы были сделаны следующие выводы:

● Разработана функциональная схема

● Определены требования к устройству и обозначены планируемые технические показатели и показатели назначения.

В дальнейшем планируется:

● Разработать в САПР Autodesk Inventor модель устройства и создать первый опытный образец

● Разработать алгоритм работы и выяснить экономический эффект от использования данного устройства

Список литературы:

1. Устройство для переработки отходов 3D принтера в пластиковую нить для 3D печати – [Электронный ресурс] / Платформа для запуска инновационных продуктов – Режим доступа: https://www.indiegogo.com/projects/protocycler-free-sustainable-3d-printer-filament#/ – свободный. – Загл с экрана. – Яз. рус. (дата обращения: 20.12.2017).
2. Международная компания по переработки пластиковых отходов для 3D печати – [Электронный ресурс] / Официальный сайт компании – Режим доступа: http://www.re-filament.com/ – свободный. – Загл с экрана. – Яз. рус. (дата обращения: 20.12.2017).
3. Американская компания по переработки пластиковых отходов для 3D печати – [Электронный ресурс] / Официальный сайт компании – Режим доступа: https://www.filabot.com/collections/filabot-core/products/filabot-original-ex2– свободный. – Загл с экрана. – Яз. рус. (дата обращения: 20.12.2017).