3Dプリントプラスチックフィラメントを削減、再利用、リサイクルする方法

プラスチックは地球に深刻な汚染を引き起こしており、3D プリンターメーカーは対策に取り組まなければなりません。プラスチック廃棄物は埋立地や水域に流入し続けており、地球を悲惨な状況に陥れる可能性のある大きな生態学的課題を引き起こしています。毎年、何千もの海洋生物がプラスチック汚染によって死に、何百万人もの人々がプラスチックを摂取する危険にさらされています。

大量のプラスチックを使用する3Dプリントも、プラスチック危機の一因となっています。英国では、Filamentative が「3D プリントの 10% が廃棄物になる」と報告しています。これは、大規模な 3D プリント複合企業に適用すると、かなり大きな数字になります。

そのため、多くの 3D プリント愛好家は、失敗したプリントから生じる余分なプラスチックを削減、再利用、リサイクルするグリーン 3D プリントに頼っています。デジタル彫刻家がこの汚染物質を制御したいのであれば、分解に10年から1,000年かかると言われている物質を最大限に活用する方法を理解する必要がある。

この記事では、廃棄物のリサイクル設定を含め、3D プリントの廃棄物を削減、再利用、リサイクルするためのいくつかの戦略について説明します。

3Dプリンターからの廃棄物の削減

プラスチック危機を解決するための第一歩は、できるだけプラスチックの使用を減らすことです。印刷を開始する前に、これを行う方法がいくつかあります。

1. サポート

推奨されるアプローチの 1 つは、サポートが不要になるようにモデルを設計することです。オーバーハングのあるデザインにはサポートが必要になるため、印刷時に 90 度の角度を使用する代わりに、より多くのアーチを使用するようにモデルを設計できます。サポート材が減ればプラスチック廃棄物も減ります。

2. サポートとパディング

スライス設定は消耗品の使用量を削減するもう一つの重要な方法です。モデルが許可する場合は、下敷き補強の代わりにエッジ補強を設定する方が環境に優しい解決策になります。オブジェクトの下に完全なレイヤーセットを印刷する代わりに、リムはオブジェクトの周りに単一のレイヤーを形成し、材料の消費を削減します。

エッジはある程度の接着力を提供し、ビルドプレートとの接触が不十分な問題があるモデルに特に役立ちます。モデルに応じて、線数やエッジ幅を増やすことで、より持続可能な印刷方法を維持しながら表面接触を増やすことができます。

プリントベッドの接着剤も役立ちます。

もちろん、充填材を減らすと材料の消費も減りますが、完全になくすことは不可能です。最初からモデリングする場合は、強度が必要な部分のみに高い充填率でマルチパーツプリントを行うことを検討してください。

図のように壁フックを使用すると、ネジ穴は 100% 充填で印刷され、残りの部分は約 40% で固定されます。モデル全体は、サポートやベッド接着補助なしでも印刷できるように設計および配置されています。

3. ビルドプラットフォームのレイアウト

印刷前に最後に考慮すべきことは、ビルドプレートに一度に配置する印刷物の数です。印刷が失敗した場合に無駄になる材料が少なくなるように、印刷物を小さなコンポーネントに分割することをお勧めします。これにより、何時間も印刷した後に印刷が失敗した場合にも、多くの時間を節約できます。

デザインが特に大きく、1 つの部分になっている場合は、ラベルと対応する接続パーツを追加することで分割できます。コンポーネントを複数の印刷物に分散すると、プラスチック、時間、コストが節約されます。

これはすべての印刷物に当てはまるわけではありませんが、デザインをする際には、印刷や製造による環境への影響を念頭に置くのが賢明です。

4. リサイクルシルクを購入する

リサイクルフィラメントを使用して印刷することも、プラスチックの消費量を削減する優れた方法です。今日、消費者は手頃な価格で幅広いリサイクルシルクから選ぶことができます。メーカーは原材料の品質確保に力を入れているため、リサイクルフィラメントの品質は通常のフィラメントと同等かそれ以上です。

PLA や ABS に加えて、リサイクル材料はさまざまな一般的な材料や新興材料に使用されています。たとえば、Reflow ではさまざまなユニークな色のリサイクル PETG を提供しています。さらに、さまざまな色の素材が揃った「Printerior」もあります。顧客は3Dプリントのスクラップを同社に送り、新しい材料の購入に充てられるクレジットを受け取ることもできる。

5. 3Dプリントの廃棄物を再利用する

リサイクルシルクを購入することに魅力を感じないなら、自分で作るのも良い選択肢です。古いモデルをリサイクルするのはやりがいのある作業です。このプロセスにはいくつかのステップがあり、大規模に実行すれば非常に経済的な活動になる可能性があります。

ご想像のとおり、3D プリントの廃棄物をリサイクルするには特殊な機器が必要です。市販の方法もありますが、DIY で解決できる方法もあります。どちらの方法を選択しても、役立つ優れた物資リサイクルコミュニティが見つかります。

6. リサイクルフィラメントを作成する

独自のフィラメントをリサイクルする場合、細断と押し出しという 2 つの主要な部分に分けられます。溶融フィラメントの厚さと粘度を一定に保つには、入力プラスチックの材料特性が同じで、破片のサイズが同じである必要があります。

押し出しの際、プラスチックはホットエンドによって溶融され、特定の直径のノズルを通して押し出されます。一般的なノズルの直径は 1.75 mm と 3.00 mm で、2 つの一般的なワイヤ直径と一致します。溶融プラスチックが固まったら、ワイヤーを巻き取る必要があります。ワイヤをスプールに配置するプロセスは、ワイヤ径の一貫性に影響するため非常に重要です。巻き取る際にワイヤーが伸びないように、リールを一定の速度で引っ張る必要があります。

リサイクルマシン

先ほど述べたように、リサイクルフィラメントを製造するには、押し出し機、チョッパー、そして理想的にはワインダーなどの特殊な装置が必要です。次のサブセクションでは、古い 3D プリントのリサイクルを始めるのに役立ついくつかのオプションをお勧めします。

1. シュレッダー

刻むことはプロセスの中で非常に重要な部分です。自家製のシュレッダーでも十分ですが、生成される骨材のサイズが一定であることが重要です。シュレッダーを購入するのは高価ですが、より良い結果を得るには良い選択肢となることもあります。あるいは、DIY シュレッダーを作るという選択肢もありますが、これも良い投資です。

Filabot は、大型の 3D プリンター廃棄物を処理可能な細断紙に変えることができるシュレッダーを提供しています。確かにシュレッダーは高価ですが、後でシステムが詰まるのを防ぐためには価値のある投資かもしれません。
手回し式シュレッダー。ステファンは、自宅で本当に手頃な価格の小型 DIY シュレッダーを作る方法を詳しく説明したビデオを作成しました。彼は、シュレッディングのニーズに合わせて Precious Plastic キットを改造しました。

2. 押出機

直径と形状を一定に保つには、高品質の押出機が必要です。これにより、優れた印刷品質が保証されます。購入できるオプションも豊富で、DIYもできます。考慮すべき要素は次のとおりです。

Filabot EX2: EX2 は業界で信頼されている高品質のフィラメント押し出し機です。このマシンは約 2,750 ドルで、フィラメントの押し出しを非常にうまく制御でき、一部の DIY オプションよりもユーザーフレンドリーなインターフェースを備えています。業界の多くの専門家が Filabot 製品を使用しており、これにより同社は高い評判を獲得し、その製品を中心に強力なコミュニティを構築しています。

Recyclebot: この RepRap プロジェクトは、オープンソースの 3D プリントフィラメントエクストルーダーとリールです。予算やニーズに合わせて変更できるソリューションを提供しており、経済的な規模拡大や縮小が可能です。彼らはまた、材料リストやコミュニティの知識を多く共有しています。

Noztek Pro: Noztek は、さまざまな予算に対応し、これまで以上にリサイクル技術を活用できる、幅広い押出機のラインナップを提供しています。 Noztek Pro 標準モデルは、2 時間で 1 kg のフィラメントを生産でき、一定の直径を維持しながら、融点が最大 300 °C の材料を押し出すことができます。

3. 完全な装備

完全な機器は、リサイクルの世界に一度だけ参入するのに最適なオプションです。完全なユニットを購入すると、初期投資額は大きくなる可能性がありますが、機器の多くの部分や微調整プロセスについて推測する必要がなくなります。すべてのコンポーネントが調達され、すぐに使用できる状態になっているだけでなく、これらの製品を取り巻く大規模なコミュニティも存在します。

通常、これらの機械には高品質のワイヤを製造するために必要なすべてのコンポーネントが備わっています。

プラスチックが押し出された後、製造されるワイヤーを巻き取る前に、冷却するための十分な時間とスペースが必要です。単にファンを追加するだけでは不十分なので、これらのマシンはコンパクトではあるものの、直径や形状が一定でないフィラメントを生成することが多く、印刷品質が低下します。

チェックする価値のある完全なデバイスをいくつか紹介します。

Filabot: Filabot の完全なリサイクル機器は、途中で多少の手間を要しますが、古いプリントを新しいフィラメントに変換するのに役立ちます。このシステムには、チョッパーと押し出し機のほか、フィラメントを冷却するための空気チャネル、ワインダー、必要に応じてフィラメントをプラスチックペレットに戻すペレタイザーが含まれています。

Precious Plastic: この環境に配慮した企業は、フィラメントのリサイクルプロセス全体に多くのリソースを提供しています。同社の製品は本質的にオープンソースであり、あらゆる規模で動作するように設計されており、工業生産から個々のユースケースまで対応できます。

プラスチック廃棄物リサイクルサービスを利用する

より多くの時間とお金を投資することが現実的でない場合もありますが、リサイクルサービスを利用することで、3D プリントコミュニティにおける環境に優しい取り組みをサポートすることができます。たとえば、Printerior では、廃プラスチックを同社に送ったり、同社が設置している回収ボックスの 1 つに持ち込んだりすることができ、リサイクルフィラメントの購入時に割引が受けられます。

Precious Plastic は、プラスチックの収集をリサイクルプロセスの不可欠な部分とみなしており、収集ポイントの設置に関心のある個人や組織にリソースを提供しています。

自分でリサイクルフィラメントを作るのが思ったより難しい場合は、古いプリントをリサイクルしてみてください。

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