SABIC & Local Motors Studi Kelayakan Daur Ulang Sisa Termoplastik Pencetakan 3D untuk Manufaktur Berkelanjutan
Dengan keinginan untuk meningkatkan sirkularitas pabrikasi aditif format besar (LFAM), SABIC (Riyadh, Arab Saudi), perusahaan manufaktur kimia multinasional, dan Local Motors (Phoenix, Ariz., AS), produsen kendaraan generasi mendatang, telah menyelesaikan studi bersama tentang kelayakan mendaur ulang bagian termoplastik sisa dan kerikil dari proses pencetakan 3D. Studi menjelajahi alternatif yang lebih berkelanjutan daripada membuang bagian cetakan besar ke tempat pembuangan sampah dalam anticipasi adopsi LFAM yang lebih luas. Ini termasuk menganalisis cetakabilitas dan properti mekanis senyawa yang diperkuat LNP THERMOCOMP AM SABIC, yang digunakan oleh Local Motors, setelah dicetak, direklamasi, digiling dan diproses ulang menjadi bentuk pelet.
Studi menentukan bahwa bahan dari bagian pasca-produksi dan sisa potensial dapat digunakan kembali dalam LFAM atau proses lain, seperti injeksi cetak atau ekstrusi, hingga 100%. Menurut SABIC dan Local Motors, wawasan ini dapat membantu mengidentifikasi jalur yang dapat diwujudkan menuju sirkularitas dan siklus hidup yang diperpanjang untuk bahan yang digunakan oleh industri LFAM.
“Seiring adopsi LFAM mempercepat, penting untuk menemukan alternatif berkelanjutan daripada membuang bagian cetakan besar ke tempat pembuangan sampah,” kata Walter Thompson, insinyur pengembangan aplikasi senior, SABIC. “SABIC dan Local Motors telah menyelidiki praktisnya menggunakan bahan sisa yang digiling secara mekanis dan bagian akhir umur [EOL] yang dihasilkan dari LFAM. Studi kami menunjukkan potensi besar untuk menggunakan kembali bahan ini dan menandai langkah pertama dalam mendukung penggunaan kembali dalam rantai nilai.”
“Membangun kendaraan generasi mendatang berarti mengadopsi proses manufaktur generasi mendatang,” tambah Johnny Scotello, direktur Produk Teknis di Local Motors. “Kami bangga bekerja sama dengan SABIC untuk membuat LFAM lebih berkelanjutan. Membawa nilai pada sisa atau bagian EOL adalah tantangan yang sulit, tetapi hasil studi ini menunjuk ke masa depan yang cerah untuk produk yang berkelanjutan dan sirkular.”
Tantangan Penggunaan Kembali Bagian Cetakan Besar
Saat ini, tidak ada rantai nilai yang terbentuk untuk mereklamasi bagian dan sisa pasca-produksi LFAM, kata SABIC dan Local Motors. Rangkaian langkah kompleks ini mencakup pengelolaan logistik untuk menempatkan, mengumpulkan dan mengangkut bagian besar ke fasilitas yang mampu membersihkan, memotong, menggiling ulang dan memanfaatkan ulang bahan.
Tantangan lain dalam menggunakan kembali bahan LFAM adalah potensi degradasi dari beberapa siklus panas (giling, membuat pelet ulang, menggabungkan ulang, dll.). Setiap langkah menambahkan riwayat panas kumulatif, yang cenderung merusak rantai polimer dan mempersingkat panjang serat serta dapat mempengaruhi performa. Faktor-faktor ini harus dipertimbangkan saat mengidentifikasi peluang penggunaan kembali bahan.
Metode dan Hasil Studi
Studi SABIC-Local Motors mencakup evaluasi untuk cetakabilitas, throughput dan properti mekanis. Untuk menilai cetakabilitas, enam sampel bahan senyawa LNP THERMOCOMP AM disiapkan, masing-masing mengandung 0, 15, 25, 50, 75 dan 100% konten yang diproses ulang. Sampel dipantau untuk perubahan throughput dan laju alur leleh pada mesin Big Area Additive Manufacturing (BAAM) SABIC dari Cincinnati Inc. (CI, Harrison, Ohio, AS) yang terletak di Pusat Pengembangan Pemrosesan Polimer perusahaan di Pittsfield, Mass. Setiap sampel digunakan untuk mencetak heksagon dinding tunggal, geometri bagian uji tipis untuk pemrosesan dan karakterisasi bahan. Semua sampel reportedly mencetak dengan baik, dengan permukaan halus dan licin serta lapisan lurus dan merata yang menunjukkan tidak ada masalah dengan aliran bahan.
Untuk evaluasi properti mekanis, spesimen dipotong dari setiap bagian cetak heksagonal. Ini diuji untuk properti tarik menggunakan Test Method D638 sebagai pedoman, dan modulus lentur menggunakan uji lentur tiga titik mengikuti metode uji ASTM D-790 yang dimodifikasi. Hasil menunjukkan properti tarik yang luar biasa pada sampel bagian yang mengandung persentase regrind yang lebih kecil dan penurunan bertahap hanya pada sampel yang mencakup persentase regrind yang lebih besar. Sampel regrind 100% mengalami penurunan hanya 20% properti tarik di arah x dan 15% di arah z. Untuk properti 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 mekanis seiring bertambahnya persentase regrind. Temuan ini khas untuk regrind yang digunakan dalam proses lain seperti injeksi cetak dan ekstrusi.
Melihat ke Depan
Studi ini menyoroti keberlayakan kembali kerikil dan bagian pasca-industri LFAM. SABIC dan Local Motors mengatakan baik bahan sisa pasca-industri maupun pasca-konsumen menawarkan potensi untuk penggunaan kembali; namun, kesenjangan yang ada dalam rantai nilai daur ulang perlu diisi sebelum proses ini dapat diwujudkan. Upaya kolektif yang besar oleh komunitas LFAM, termasuk produsen resin, konverter, printer 3D dan pendaur ulang, diperlukan untuk merancang metode hemat biaya untuk mengumpulkan sisa dan mengonversinya menjadi bentuk yang dapat digunakan kembali.
Melakukan studi ini dengan Local Motors dan menyajikan hasilnya adalah langkah pertama SABIC dalam mencari solusi sirkular untuk industri LFAM. Perusahaan akan segera menyelesaikan laporan yang berisi data rinci dari studi. SABIC berkomitmen untuk memanfaatkan Chemistry That Matters untuk mendukung kolaborasi di seluruh rantai nilai LFAM untuk membantu memajukan tanggung jawab sosial, jejak karbon yang lebih rendah dan sirkularitas.
