Переработка пластика для 3D-печати позволяет повторно использовать остатки нити, поддержки и неудачные распечатки. Отходы из подходящего термопласта сортируют, измельчают и подготавливают к переплавке. Затем из подготовленного сырья получают новую нить для принтера.
Получить качественный филамент сложнее, чем просто расплавить брак. Для повторной печати важны известный состав пластика, отсутствие загрязнений, подготовка материала и стабильный диаметр готовой нити. Ниже разберём весь процесс на примере отходов FDM/FFF-печати - технологии, в которой принтер формирует изделие из расплавленной полимерной нити.
Измельчённый пластик ещё не готов к печати. Дроблёнка служит промежуточным сырьём. Чтобы заправить материал в обычный принтер с подачей нити, потребуется изготовить филамент и проверить его качество.
Какие отходы 3D-печати можно перерабатывать
Для начала удобнее собирать отходы собственного производства с известной маркой материала. Это могут быть обрезки филамента, пробные модели, снятые поддержки и бракованные детали. Остатки после смены цвета также проверяют по составу: внутри одной порции могут оказаться разные материалы.
PLA
Собирают отдельно от других полимеров. История нагрева и состав конкретной марки влияют на результат повторной переработки.
PETG
Перерабатывают отдельной партией. Его не стоит объединять с бутылочным ПЭТ только из-за похожего названия.
ABS
Также требует отдельного сбора и своего режима переработки. Смешивание с PLA или PETG не заменяет подбор рецептуры.
PA, TPU, полимеры с углеродным или стеклянным наполнителем рассматривают отдельно. Наличие волокон, эластичность и требования к сушке меняют условия подготовки и переработки сырья.
Детали из обычных отверждённых фотополимерных смол для SLA/MSLA не добавляют в такую партию. Они не перерабатываются в филамент простой переплавкой по схеме для термопластов.
Как подготовить пластик к переработке
Раздельный сбор лучше организовать рядом с принтерами. На ёмкости указывают полимер, марку филамента и особенности состава. Если требуется определённый цвет будущей нити, отходы дополнительно разделяют по цветам.
- Отделите разные материалы. В первую пробную партию берут сырьё одной известной марки. Неизвестные смеси откладывают для отдельной оценки.
- Уберите посторонние включения. Из деталей извлекают крепёж, магниты и вставки. Исключают обломки с краской, клеем и другими покрытиями, если технология их переработки не определена.
- Проверьте загрязнения. Пыль, остатки этикеток и прилипшие вещества не должны попадать в партию вместе с пластиком. При необходимости материал очищают и затем сушат.
- Оцените размеры. Крупные распечатки и длинные петли нити могут потребовать предварительной разделки под загрузочное устройство измельчителя.
Как отходы превращаются в новый филамент
Базовый процесс включает подготовку сырья, уменьшение размера частиц, сушку и изготовление нити. Состав линии уточняют под материал: в некоторых процессах между измельчением и выпуском филамента добавляют получение гранул.
- 1
Сортировка
Партия с известным составом.
- 2
Измельчение
Подготовка размера частиц.
- 3
Сушка
Удаление влаги перед плавлением.
- 4
Экструзия
Формирование непрерывной нити.
- 5
Контроль и намотка
Охлаждение, проверка диаметра, катушка.
Сортировка и очистка
В переработку направляют подготовленную партию одного состава. Маркировку сохраняют на следующих этапах, чтобы не перепутать дроблёнку, гранулы и готовые катушки.
Измельчение отходов
Ножевой узел разрезает детали и остатки нити на частицы. Подходящий размер дроблёнки определяют по требованиям следующего оборудования: слишком крупные частицы и избыток мелочи могут мешать равномерной подаче.
Для этого этапа используют измельчители для 3D-нити и филамента. Работу с конкретными отходами проверяют на образцах, особенно при наличии длинной нити, гибких деталей или наполнителей.
Сушка материала
Влагу удаляют до переработки в расплав. Её избыток может вызывать пузырьки и дефекты нити, а для чувствительных к влаге полимеров - ускорять разрушение материала при нагреве.
Температуру, время и способ сушки выбирают по рекомендациям к конкретной марке сырья. Один режим для PLA, PETG, PA и других материалов не подходит. После сушки пластик защищают от повторного увлажнения.
Экструзия и при необходимости грануляция
В экструдере подготовленный пластик плавится и проходит через формующий инструмент. Если процесс предусматривает промежуточную грануляцию, сначала получают гранулы для более равномерной подачи, а затем используют их для выпуска нити. Такая операция нужна не каждой линии, но её нельзя автоматически исключать из проекта.
Режим нагрева и возможность фильтрации расплава определяют по материалу и оборудованию. Фильтр не заменяет предварительную сортировку и очистку отходов.
Охлаждение, контроль диаметра и намотка
Выходящую нить охлаждают и протягивают с контролируемой скоростью. Согласованная работа подачи расплава, охлаждения и протяжки помогает удерживать нужный диаметр. После этого филамент наматывают на катушку, маркируют и проверяют пробной печатью.
Как проверить вторичный филамент
Катушка с ровной намоткой ещё не подтверждает пригодность материала. Сначала оценивают геометрию и состояние нити, затем её поведение на принтере.
Диаметр одинаковый при измерении в разных направлениях.
Размеры различаются: d₁ больше d₂. Сечение вытянуто в одну сторону.
Измеряют одно сечение в разных направлениях. Чем больше разница между наибольшим и наименьшим размерами, тем сильнее овальность.
- Диаметр и овальность. Проверяют размеры в разных направлениях одного сечения, затем повторяют измерения по длине нити.
- Поверхность. Ищут пузырьки, посторонние включения и участки с заметными дефектами.
- Подача. Проверяют, не ломается ли нить и проходит ли она через механизм подачи без сбоев.
- Пробная печать. Оценивают стабильность экструзии, поверхность и соединение слоёв на тестовой детали.
Для рабочих изделий отдельно подтверждают свойства, важные для их назначения. Успешная печать пробного образца сама по себе не доказывает прочность или долговечность будущей детали.
Что меняется при повторной переработке
Нагрев, влага и история использования могут менять свойства полимера. Результат зависит от марки пластика, добавок и условий процесса. Поэтому нельзя заранее обещать одинаковое качество после любого количества циклов.
Добавление первичного сырья
Его долю определяют по результатам испытаний и требованиям к нити. Универсальное правило «достаточно добавить определённый процент нового пластика» не заменяет проверку рецептуры.
Повторная печать или другой процесс
Если партия не обеспечивает требуемое качество нити, рассматривают другой способ использования сырья. Возможность расплавить пластик не означает, что из него получится подходящий филамент.
Когда переработка имеет практический смысл
Собственный участок легче оценить, когда отходы образуются регулярно, их состав известен и есть понятная задача для вторичного материала. При небольшом или нерегулярном объёме стоит сравнить полный цикл у себя с передачей подготовленного сырья переработчику, который принимает такой полимер.
Для расчёта учитывают не только стоимость электричества. В затраты входят сортировка, очистка, сушка, работа оператора, обслуживание, контроль качества и потери при запуске или отбраковке.
Считать нужно пригодный результат. Себестоимость оценивают на килограмм нити, прошедшей проверку, а не на килограмм отходов, загруженных в измельчитель. Масса исходной партии и масса годного филамента могут различаться.
Ошибки, которые мешают получить качественную нить
- Смешивание отходов без учёта состава. Похожий цвет и внешний вид не подтверждают совместимость полимеров.
- Пропуск сушки. Чистая поверхность материала не означает, что в нём нет влаги.
- Ожидание готового филамента после дробилки. Измельчение подготавливает сырьё, но не формирует нить для обычного FDM-принтера.
- Оценка партии только по внешнему виду. Нужны проверка диаметра, подачи и тестовая печать.
Частые вопросы
Можно ли смешивать PLA и PETG?
Для обычной повторной переработки их собирают раздельно. Создание смеси с заданными свойствами - отдельная задача с подбором состава и испытаниями.
Можно ли получить новую нить только с помощью измельчителя?
Нет. После него остаётся дроблёнка. Для выпуска филамента нужны подготовка материала, экструзия, охлаждение, контроль размеров и намотка.
Сколько раз можно перерабатывать один и тот же пластик?
Общего числа для всех материалов нет. Пригодность следующей партии определяют по состоянию сырья, результатам переработки и требованиям к готовой нити.
Можно ли печатать непосредственно дроблёнкой?
Обычному принтеру с подачей нити требуется филамент. Прямая работа с гранулами или дроблёнкой возможна только на оборудовании с подходящим экструдером и при соответствии сырья его требованиям.
Автор статьи:
