SABIC, Local Motors melakukan studi kelayakan untuk suku cadang dan shaving termoplastik yang dicetak 3D dan diproses ulang
Dengan keinginan untuk meningkatkan sirkularitas manufaktur aditif format besar (LFAM), SABIC (Riyadh, Arab Saudi), perusahaan manufaktur kimia multinasional, dan Local Motors (Phoenix, Arizona, AS), produsen kendaraan generasi berikutnya, menyelesaikan studi bersama tentang kelayakan daur ulang suku cadang termoplastik bekas dan serutan dari proses pencetakan 3D. Studi ini mengeksplorasi alternatif yang lebih berkelanjutan untuk menimbun bagian besar yang dicetak untuk mengantisipasi adopsi LFAM yang lebih luas. Ini termasuk menganalisis kemampuan cetak dan sifat mekanik senyawa yang diperkuat LNP THERMOCOMP AM SABIC, yang digunakan oleh Local Motors, setelah dicetak, direklamasi, digiling, dan diproses ulang menjadi bentuk pelet.
Studi tersebut menentukan bahwa bahan dari bagian pasca produksi dan skrap berpotensi dapat digunakan kembali dalam LFAM atau proses lainnya, seperti pencetakan injeksi atau ekstrusi, dalam jumlah hingga 100%. Menurut SABIC dan Local Motors, wawasan ini dapat membantu mengidentifikasi jalur yang layak menuju sirkularitas dan siklus hidup yang diperpanjang untuk material yang digunakan oleh industri LFAM.
“Seiring dengan percepatan adopsi LFAM, penting untuk menemukan alternatif berkelanjutan untuk menimbun komponen cetakan besar,” kata Walter Thompson, insinyur pengembangan aplikasi senior, SABIC. “SABIC dan Local Motors telah menyelidiki kepraktisan penggunaan material skrap yang digiling secara mekanis dan suku cadang [EOL] akhir masa pakai yang dihasilkan dari LFAM. Studi kami menunjukkan potensi besar untuk menggunakan kembali bahan-bahan ini dan menandai langkah pertama dalam mendukung penggunaan kembali dalam rantai nilai.”
“Membangun kendaraan generasi berikutnya berarti merangkul proses manufaktur generasi berikutnya,” tambah Johnny Scotello, direktur Produk Teknis di Local Motors. “Kami bangga bekerja sama dengan SABIC dalam membuat LFAM lebih berkelanjutan. Membawa nilai ke memo atau suku cadang EOL adalah tantangan yang sulit, tetapi hasil studi ini menunjukkan masa depan yang cerah untuk produk sirkular yang berkelanjutan.”
Tantangan menggunakan kembali bagian besar yang dicetak
Saat ini, tidak ada rantai nilai yang mapan untuk mereklamasi suku cadang dan skrap LFAM pascaproduksi, kata SABIC dan Local Motors. Urutan langkah yang kompleks ini mencakup pengelolaan logistik untuk menemukan, mengumpulkan, dan mengangkut sebagian besar ke fasilitas yang mampu membersihkan, memotong, menggiling ulang, dan menggunakan kembali material tersebut.
Tantangan lain dari penggunaan kembali bahan LFAM adalah potensi degradasi dari beberapa siklus panas (penggilingan, peletisasi ulang, peracikan ulang, dll.). Setiap langkah menambah riwayat panas kumulatif, yang cenderung memecah rantai polimer dan mengurangi panjang serat dan dapat memengaruhi kinerja. Faktor-faktor ini harus dipertimbangkan saat mengidentifikasi peluang untuk penggunaan kembali material.
Metode dan hasil belajar
Studi SABIC-Local Motors mencakup evaluasi untuk kemampuan cetak, throughput, dan sifat mekanik. Untuk menilai kemampuan cetak, enam sampel bahan senyawa LNP THERMOCOMP AM disiapkan, masing-masing mengandung 0, 15, 25, 50, 75 dan 100% konten yang diproses ulang. Sampel ini dipantau untuk perubahan throughput dan laju aliran lelehan pada mesin Big Area Additive Manufacturing (BAAM) SABIC dari Cincinnati Inc. (CI, Harrison, Ohio, AS) yang berlokasi di Pusat Pengembangan Pemrosesan Polimer perusahaan di Pittsfield, Mass. Setiap sampel digunakan untuk mencetak segi enam berdinding tunggal, yang merupakan geometri bagian uji khas SABIC untuk pemrosesan dan karakterisasi material. Semua sampel dilaporkan tercetak dengan baik, dengan permukaan yang halus, mengkilap dan lurus, bahkan lapisan yang menunjukkan tidak ada masalah dengan aliran material.
Untuk evaluasi sifat mekanik, spesimen dipotong dari setiap bagian dicetak heksagonal. Ini diuji untuk sifat tarik menggunakan Metode Uji D638 sebagai pedoman, dan untuk modulus lentur menggunakan uji tikungan tiga titik mengikuti metode uji ASTM D-790 yang dimodifikasi. Hasil menunjukkan sifat tarik yang sangat baik pada sampel bagian yang mengandung persentase regrind yang lebih kecil dan hanya penurunan bertahap pada sampel yang menyertakan persentase regrind yang lebih besar. Sampel regrind 100% hanya mengalami penurunan 20% dalam sifat tarik pada arah x dan pengurangan 15% pada arah z. Untuk sifat lentur, tren bertahap yang sama terjadi, dengan modulus lentur menurun hanya 14% di arah x dan 12% di arah z untuk sampel yang mengandung 100% regrind.
Seperti yang diharapkan, pengujian tarik dan lentur menunjukkan penurunan kekuatan mekanik dengan meningkatnya persentase regrind. Temuan ini khas dari regrind yang digunakan dalam proses lain seperti pencetakan injeksi dan ekstrusi.
Melihat ke depan
Studi ini menyoroti kegunaan kembali serutan dan suku cadang LFAM pasca-industri. SABIC dan Local Motors mengatakan bahan bekas pasca-industri dan pasca-konsumen menawarkan potensi untuk digunakan kembali; namun, kesenjangan yang ada dalam rantai nilai daur ulang perlu diisi sebelum proses ini dapat berjalan. Upaya kolektif yang besar oleh komunitas LFAM, termasuk produsen resin, konverter, printer 3D, dan pendaur ulang, diperlukan untuk merancang metode pengumpulan memo yang ekonomis dan mengubahnya menjadi bentuk yang dapat digunakan kembali.
Melakukan studi ini dengan Local Motors dan mempresentasikan hasil ini adalah langkah pertama SABIC dalam menemukan solusi sirkular untuk industri LFAM. Perusahaan akan segera menyelesaikan laporan yang berisi data detail dari studi tersebut. SABIC berkomitmen untuk memanfaatkan Chemistry That Matters untuk mendukung kolaborasi di seluruh rantai nilai LFAM untuk membantu memajukan tanggung jawab sosial, mengurangi jejak karbon, dan sirkularitas.
