Перейти к содержимому

Устойчивость в 3D-печати: переработанный филамент без ущерба для качества

Будучи инженером-экологом, преподавателем средней школы и соучредителем компании Closed Loop Plastics (CLP), Уилл Амос вместе с соучредителями Олдрином Луписаном и Шарон То, стали новаторами в области 3D-печати и аддитивного производства, всего за несколько лет после окончания университета.

«Мы начали в 2018 году, сразу после окончания колледжа, найдя способ переработки красных пластиковых стаканчиков «для вечеринки» в нить для 3D-печати. Эта идея теперь превратилась в довольно крутую компанию, которая берет пластиковые отходы и превращает их в материал для 3D-печати».

Уже 4 года компания Closed Loop Plastics создает новые материалы, новые цвета и позволяют любому, у кого есть доступ к 3D-принтеру, участвовать в экономике замкнутого цикла, печатая с помощью своей продукции.

«Мы даем людям доступ к сертифицированным и полностью экологичным материалам прямо в их принтерах без каких-либо серьезных корректировок или изменений в их процессе».

Уилл рассказывает историю о том, как зародилась CLP:

«Я начал заниматься 3D-печатью в 2015 году в составе команды Калифорнийского университета в Ирвайне для участия в конкурсе Solar Decathlon, который представляет собой соревнование по строительству домов на солнечных батареях. Меня назначили ответственным за инструментальную комнату будущего, в основном потому, что я был инженером второго курса и мало что знал, поэтому я взял с собой Олдрина и еще нескольких приятелей из колледжа и создал эту инструментальную комнату. В качестве приза нам подарили 3D-принтер, и тогда мы впервые задумались: «Ну, мы же инженеры-экологи, а это экологичное хозяйство. Как мы можем сделать 3D-печать экологичной?». Это был аккуратный прототип инструмента, но он использовал много пластика, поэтому мы хотели найти решение для переработки пластика, который бы возвращался обратно в 3D-принтер».

«Первое, что мы сделали — задумались о переработке отходов. Сначала мы перерабатывали напечатанный пластик, но потом поняли, что у нас нет критической массы пластиковых отходов от одной только 3D-печати. Мы придумали, как использовать отходы из других источников, например, пищевых контейнеров, чтобы действительно решить эту проблему и создать элемент переработки высокоэффективного полистирола (HIPS). Мы дали людям возможность использовать материал для действительно интересных целей, вместо того чтобы отправлять его на свалку. Итак, мы начали думать о том, как сделать 3D-печать экологически чистой, а затем стало ясно, что наша задача — выяснить, как сделать использование пластика в целом экологичным на нашей планете.

Наши идеи определенно стали масштабными. Чтобы дать вам представление, нашим первым продуктом, который мы собирались продавать как компания, была тележка для утилизации отходов (похожая на тележку для аудио и видеоаппаратуры), и идея заключалась в том, чтобы ее можно было катать по лаборатории для переработки пластиковых отходов. Прошло несколько лет, и теперь мы достигли такого масштаба, что подаем заявки на муниципальные облигации для создания инфраструктуры на уровне округа, чтобы CLP могла создавать эти предприятия, которые ежедневно перерабатывают пластиковые отходы сотен тысяч людей. Когда мы задумываемся об этом, это поражает воображение.

Мы перешли от децентрализованного подхода, основанного на лаборатории, к подходу, основанному на инфраструктуре очистных сооружений. Я думаю, что это круто, и это отражает образование, которое Олдрин и я получили как инженеры-экологи, в сочетании с другим нашим соучредителем, Шэрон То, с образованием компьютерного инженера. Олдрин и я можем думать в рамках крупномасштабной инфраструктуры, а Шэрон может мыслить в рамках сфокусированных систем управления, и все это привело к успешной командной динамике. Мы доверяем друг другу и нашим навыкам, что позволяет нам менять направление по мере необходимости и расширять сферу деятельности».

Изначально, компания Closed Loop Plastics была ориентирована на материал из ударопрочного полистирола (HIPS) (как объясняет далее Уилл), но его применение открывает безграничные возможности практически для всех видов пластика.

«Мы выбрали HIPS, потому что нам нужен был пластик, полученный из вторичного сырья, не настолько специфический, чтобы его можно было использовать только в 3D-печати. Мы хотели что-то, что можно было бы использовать в 3D-печати, но и не только в ней». Пластик HIPS – это широко используемый материал для поддержек или для черновой 3D-печати. Мы хотели попробовать переработать его, потому что это отличный термопластик и его очень легко переработать в исходном состоянии.

После того как мы остановили свой выбор на HIPS, нам нужно было сосредоточиться на том, чтобы очистить его и привести в состояние, пригодное для 3D-печати. Сначала мы предложили его в цвете Party Pink, который был непигментированным цветом, по сути, смесью всех различных пластиков HIPS, которые мы поместили в нашу систему. По мере роста наши клиенты интересовались дополнительными цветами, и тогда мы добавили черный цвет — Nebula Black. Это был наш первый опыт введения каких-либо добавок в процесс. Это был большой опыт, заставивший нас многому научиться. Здесь возникали засоры, там заканчивались детали машин, но мы поняли, что можем создать новый, дифференцированный продукт. Мы все еще проводим испытания для выведения других цветов и даже новых материалов. Мы собираемся тестировать 3D-продукты из новых пластиков, таких как PLA, PETG и ABS. Мы постоянно думаем о создании чего-то более доступного для рынка, потому что HIPS не так широко используется, как другие виды пластика».

CLP обеспечивает качество своей нити, отслеживая диаметр и динамически контролируя выход. Допуск по диаметру является ключевой точкой отказа любой нити, как объясняет Уилл: «Мы знали, что если наша нить имеет плохой допуск по диаметру (становится шире, меньше, изменяет форму и т. д.), то пользователям будет трудно печатать с ее помощью. Итак, мы создали систему, которая отслеживает овальность и диаметр нити примерно тысячу раз в секунду. Требуются тонны и тонны образцов, затем мы можем настроить скорость экструзии и вытягивания материала. Мы можем изменить его в процессе. Многие производители пластика выпускают некачественную партию и вынуждены ее выбрасывать, поэтому наша возможность корректировки в процессе печати действительно полезна.

Мы наблюдаем удивительное распространение нашего продукта. Поскольку наш U-HIPS представляет собой высокопрочный материал, не загрязняющийся (после обработки), печать на нем проста и не требует дополнительной обработки поверхности. печатать из него легко, и он не требует обработки поверхности. Его даже можно использовать в системе, которая не является закрытой. В нашем продукте U-HIPS есть много вещей, которые делают его действительно уникальным, позволяя производителям любого уровня опыта участвовать в экономике замкнутого цикла на любом уровне прямо сейчас. У нас есть клиент, Leviathan 3D Printing на Восточном побережье, который сообщил о получении нашего продукта от Matterhackers и просто в восторге от результатов печати. Они использовали его для создания студенческих проектов из соображений доступности. Студенты проектировали вещи для использования другими людьми, у которых ограничены возможности рук. Это воплощение возможности вторичной переработки и экономики замкнутого цикла, и очень приятно видеть, что наш продукт используется таким образом».

Компания CLP обрела достойную базу поклонников, которые с удовольствием пользуются ее продукцией, а производители нашли для нее несколько действительно инновационных применений. Недавно компания представила в своем блоге несколько фантастических ручных самолетов для боди-серфинга, сделанных учителем средней школы округа Ориндж. Он обработал их поверхность и покрасил, и они выглядят как готовое изделие.

«В первые дни у нас было много людей, которые думали, что это не будет принято, потому что это слишком сложный материал для использования», — объясняет Уилл. «По мере роста и улучшения качества нашей продукции мы увидели множество людей, которые приняли его и посвятили себя тому, чтобы он работал в их системах. У нас есть люди, создающие прототипы в своих лабораториях, студенты, использующие его для различных проектов, и даже несколько профессиональных агентств по созданию прототипов, которые используют его для создания всевозможных крутых вещей».

В этом году мы добились больших успехов в привлечении средств и продолжаем набирать обороты в производстве нитей, поскольку продолжаем расширять возможности по быстрому производству нашей продукции и осваивать новые материалы в этой области. Расширение портфеля материалов и увеличение штата сотрудников в Лонг-Бич, Калифорния — вот несколько целей, над которыми мы продолжаем работать. В течение следующих 5 лет мы надеемся расширить и открыть три новых предприятия, которые смогут перерабатывать от 2 000 до 10 000 фунтов пластика в час и действительно начать переработку пластика, чтобы мы могли поставлять больше переработанного материала в руки большего числа производителей и изготовителей. В краткосрочной перспективе мы также надеемся расширить наш охват в мире литья под давлением, чтобы продемонстрировать универсальность нашей продукции. Мы хотим дать людям понять, что помимо 3D-печати мы можем повлиять на мир производства пластмасс в целом с помощью нашего процесса, позволяющего дать пластиковым отходам новую жизнь в виде переработанных нитей, гранул».

Предыдущая статья 3D-печать и ветеринария: напечатанные протезы для спасения жизни животных
Следующая статья BioMed Black Resin и BioMed White Resin — новые материалы медицинского класса