SABIC, Local Motors는 재처리된 3D 인쇄 열가소성 부품 및 부스러기에 대한 타당성 조사를 실시합니다.

LFAM(Large-Format Additive Manufacturing), 다국적 화학 제조 기업인 SABIC(사우디아라비아 리야드), 차세대 자동차 제조사인 Local Motors(미국 애리조나주 피닉스)의 순환성을 개선하고자 하는 마음으로, 3D 프린팅 공정에서 열가소성 플라스틱 부품 및 부스러기 재활용 가능성에 대한 공동 연구를 완료했습니다. 이 연구는 LFAM의 광범위한 채택을 예상하여 대형 인쇄 부품을 매립하는 것보다 지속 가능한 대안을 모색했습니다. 여기에는 Local Motors에서 사용하는 SABIC의 LNP THERMOCOMP AM 강화 화합물을 인쇄, 재생, 분쇄 및 펠릿 형태로 재가공한 후 인쇄성 및 기계적 특성을 분석하는 것이 포함되었습니다.

이 연구에서는 생산 후 부품 및 스크랩의 재료가 LFAM 또는 사출 성형 또는 압출과 같은 기타 공정에서 최대 100%까지 재사용될 수 있다고 결정했습니다. SABIC 및 Local Motors에 따르면 이러한 통찰력은 LFAM 산업에서 사용되는 재료의 순환성과 연장된 수명 주기에 대한 실현 가능한 경로를 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다.

SABIC의 선임 애플리케이션 개발 엔지니어인 Walter Thompson은 "LFAM의 채택이 가속화됨에 따라 대형 인쇄 부품 매립에 대한 지속 가능한 대안을 찾는 것이 필수적입니다."라고 말합니다. “SABIC과 Local Motors는 기계적으로 연마된 스크랩 재료와 LFAM에서 생성된 수명이 다한(EOL) 부품 사용의 실용성을 조사했습니다. 우리의 연구는 이러한 재료를 재사용할 수 있는 큰 잠재력을 보여주었고 가치 사슬 내에서 재사용을 지원하는 첫 단계를 표시했습니다.”

Local Motors의 기술 제품 이사인 Johnny Scotello는 “차세대 차량을 제작한다는 것은 차세대 제조 공정을 수용하는 것을 의미합니다. “LFAM을 더욱 지속 가능하게 만드는 데 SABIC과 협력하게 된 것을 자랑스럽게 생각합니다. 스크랩 또는 EOL 부품에 가치를 부여하는 것은 어려운 과제이지만 이 연구 결과는 지속 가능한 순환 제품의 밝은 미래를 제시합니다.”

큰 인쇄 부품을 재사용하는 문제

현재 SABIC과 Local Motors는 생산 후 LFAM 부품 및 스크랩을 회수하기 위해 확립된 가치 사슬이 존재하지 않는다고 말합니다. 이 복잡한 일련의 단계에는 재료를 청소, 절단, 재연삭 및 용도 변경이 가능한 시설로 대형 부품을 찾고, 수집하고 운송하는 물류 관리가 포함됩니다.

LFAM 재료 재사용의 또 다른 문제는 여러 열 사이클(연마, 재펠릿화, 재결합 등)로 인한 잠재적인 열화입니다. 각 단계는 누적 열 이력을 추가하여 폴리머 사슬을 분해하고 섬유 길이를 줄이는 경향이 있으며 성능에 영향을 줄 수 있습니다. 재료 재사용 기회를 식별할 때 이러한 요소를 고려해야 합니다.

연구 방법 및 결과

SABIC-Local Motors 연구에는 인쇄성, 처리량 및 기계적 특성에 대한 평가가 포함되었습니다. 인쇄성을 평가하기 위해 각각 0, 15, 25, 50, 75 및 100% 재처리된 함량을 포함하는 LNP THERMOCOMP AM 화합물의 6가지 재료 샘플을 준비했습니다. 이 샘플은 매사추세츠주 피츠필드에 있는 회사의 폴리머 처리 개발 센터에 위치한 Cincinnati Inc.(CI, Harrison, 미국 오하이오주)의 SABIC BAAM(Big Area Additive Manufacturing) 기계에서 처리량 및 용융 유속의 변화에 ​​대해 모니터링되었습니다. 각 샘플 가공 및 재료 특성화를 위한 SABIC의 일반적인 테스트 부품 형상인 단일 벽 육각형을 인쇄하는 데 사용되었습니다. 보고된 바에 따르면 모든 샘플은 매끄럽고 반짝이는 표면과 재료 흐름에 문제가 없는 균일하고 평평한 층으로 잘 인쇄되었습니다.

기계적 물성 평가를 위해 각 육각형 인쇄 부분에서 시편을 절단하였다. 테스트 방법 D638을 지침으로 사용하여 인장 특성에 대해 테스트하고 수정된 ASTM D-790 테스트 방법에 따라 3점 굽힘 테스트를 사용하여 굴곡 탄성률에 대해 테스트했습니다. 결과는 더 적은 비율의 재분쇄물을 포함하는 부품 샘플에서 우수한 인장 특성을 보여주었으며 더 큰 비율의 재연삭재를 포함하는 샘플에서는 증분 감소만을 보여주었습니다. 100% 재분쇄 샘플은 x 방향에서 인장 특성이 20% 감소하고 z 방향에서 15% 감소를 경험했습니다. 굴곡 특성의 경우 100% 재분쇄물을 포함하는 샘플의 경우 굴곡 탄성률이 x 방향으로 14%, z 방향으로 12% 감소하는 등 점진적인 경향이 나타났습니다.

예상대로 인장 및 굴곡 시험은 재연삭 비율이 증가함에 따라 기계적 강도가 감소하는 것으로 나타났습니다. 이 발견은 사출 성형 및 압출과 같은 다른 공정에서 사용되는 재연마의 전형입니다.

미리 내다보기

이 연구는 산업화 이후의 LFAM 부스러기 및 부품의 재사용성을 강조합니다. SABIC과 Local Motors는 산업화 이후 및 소비 후 스크랩 재료 모두 재사용 가능성을 제공한다고 말합니다. 그러나 재활용 가치 사슬의 기존 격차는 이 프로세스가 실행 가능하기 전에 채워져야 합니다. 수지 제조업체, 변환기, 3D 프린터 및 재활용업체를 포함한 LFAM 커뮤니티의 대규모 공동 노력은 스크랩을 수집하고 재사용 가능한 형태로 변환하는 경제적인 방법을 고안하는 데 필요합니다.

Local Motors와 함께 이 연구를 수행하고 이러한 결과를 제시하는 것은 LFAM 산업을 위한 순환 솔루션을 찾는 SABIC의 첫 번째 단계입니다. 회사는 곧 연구의 자세한 데이터가 포함된 보고서를 완성할 것입니다. SABIC은 전체 LFAM 가치 사슬에서 협력을 지원하기 위해 중요한 화학을 활용하여 사회적 책임, 탄소 발자국 감소 및 순환성을 향상시키는 데 전념하고 있습니다.