Переработанный пластик: почему из бутылок не выходит филамент

Американский стартап Atlas Building Composites печатает из переработанного пластика несущие фермы, настилы и мосты — один уже стоит в Массачусетсе. Но интереснее здесь не принтер, а то, что происходит с пластиком до печати: тот же вопрос задаёт каждый, кто печатает дома — можно ли печатать из мусора?

Что пообещала Atlas

Atlas вырос из проекта MIT HAUS Массачусетского технологического института. Компания собирает «микрофабрики»: одноразовый пластик измельчают, плавят и соединяют со стекловолокном, а крупноформатный принтер печатает из композита фермы для полов, стен и крыш, настилы, фундаменты и детали мостов — материал прочнее дерева.

Цифры от MIT: ферма печатается меньше чем за 13 минут и держит более 4 000 фунтов (примерно 1,8 тонны); в лаборатории показали 60–80 фунтов деталей в час, фабричные системы рассчитаны на 150–200. Первый заметный объект — 40-футовый мост через заболоченный участок, установлен меньше чем за сутки.

Крупноформатная печать: головка укладывает расплавленный пластик слой за слоем, и в готовой балке не видно, что внутри переработанное сырьё. Именно поэтому взгляд и переносится на сырьё.

Где начинаются вопросы

Разбор на Fabbaloo напоминает: переработка сложнее самой печати. Нельзя взять произвольную кучу мусора, расплавить и получить пригодный материал — разные полимеры плохо смешиваются между собой (бутылка это PET, корпус старой техники — ABS), а вместе с ними в расплав идут этикетки, клей, остатки еды, влага и грязь. Каждое включение ослабляет деталь, а речь о несущих конструкциях.

Показательная деталь: в экспериментах MIT использовался не уличный мусор, а готовый материал — переработанный сополиэфир Airtech Dahltram T-100GF с 30 % стекловолокна из заводских отходов. Один из основателей Atlas назвал его «сливками переработанного сырья», а с использованными бутылками с остатками жидкости команда тогда только экспериментировала. В работе сказано, что высокая стоимость ферм объясняется именно материалом, и предложен переход на обычный вторичный PET с коротким стекловолокном — по расчётам, стоимость материала падает в 3–5 раз.

Разные полимеры, крышки, бумага и грязь в одной куче — из такого сырья «просто так» не получится предсказуемый материал. Пока оно не отсортировано и не очищено, одинакового результата не будет.

Вопросов у Fabbaloo много: насколько процесс терпим к загрязнениям, нужно ли снимать крышки и этикетки, как решается проблема влажности, фильтруется ли материал. Главный вывод: революционное здесь — не печать, а подготовка сырья. И честная оговорка: тестовый пол из напечатанных ферм разрушился при нагрузке 4 480 фунтов (около двух тонн), хотя сами фермы, по данным MIT, превышают требования строительных норм.

Что это значит для домашней печати

Правило то же: производители материалов из переработки берут известное, отсортированное и достаточно чистое сырьё — обычно отходы производства, где одинаковые обрезки собирают регулярно. «Вторичный» в мире филамента означает «сделан из подготовленных отходов известного полимера», а не «собран где попало». И ещё: при многократной переработке материал деградирует — поэтому строители считают удачей изделие, которое живёт десятилетиями. Про материалы, которые разлагаются сами, у нас есть отдельная статья.

Пруток для домашнего принтера и напечатанные детали рядом с бутылками: между катушкой и этой кучей стоит вся промышленная подготовка сырья — она и отвечает за стабильный диаметр и предсказуемое поведение материала.

Для бытового принтера это важно вдвойне: он ждёт от прутка предсказуемого поведения, а неоднородность сырья вылезает неровной подачей, соплями и забитым соплом. Это не запрет на переработанный пластик, а требование: брать промышленно подготовленный материал, а не повторять переработку на кухне. Чем различаются материалы, мы разбирали в статье виды пластика для 3D-печати.

Что делать практически

• Хочется «эко» — берите материал с понятным составом и описанием свойств, а не эксперимент из бутылок: в нашем каталоге пластика у каждого филамента указаны температуры сопла и стола.
• Пробуете печатать из собственной переработки — сортируйте сырьё строго по типу полимера: смешивание разных пластиков лишает материал прочности. Мойте и сушите: влага — тоже загрязнение.
• Отходы печати — неудачные детали, поддержки, обрезки, «продувку» — складывайте раздельно по материалам: тогда у них есть шанс попасть в настоящую переработку, а не в общий мусор.
• Не ждите дешевизны: вторичное сырьё стоит дорого именно из-за подготовки — сортировки, мойки и контроля состава. Снижение цены в 3–5 раз в исследовании MIT было целью, а не фактом.

История Atlas — не про принтер, а про то, что качество печати из переработки решается до её начала. За словом «вторичный» стоит подготовленное и отсортированное сырьё: хотите стабильный результат — берите материал, свойства которого известны заранее.

Источники: Fabbaloo — Has Atlas Cracked The Dirty Plastic Problem?, MIT News — MIT spinout turns plastic waste into resilient building materials, Atlas Building Composites.

Что пригодится из каталога: ABS, композиты (CF, GF) — есть в каталоге: параметры печати, наличие и цены указаны в карточках товаров.