Os soldados no campo de batalha ou em bases remotas muitas vezes precisam esperar semanas por peças de reposição vitais. Agora, os cientistas relatam que encontraram uma maneira de fabricar muitas dessas peças em poucas horas, em condições de combate, usando garrafas de água, papelão e outros materiais recicláveis ​​encontrados na base como materiais de partida para impressão 3-D. Eles dizem que este avanço de 'mudança de jogo' pode melhorar a prontidão operacional, reduzir a dependência de cadeias de abastecimento externas e aumentar a segurança.

Os pesquisadores apresentam seus trabalhos hoje no 256º Encontro e Exposição Nacional da American Chemical Society (ACS).

"Idealmente, os soldados não teriam que esperar o próximo caminhão de abastecimento para receber equipamentos vitais, "Nicole Zander, Ph.D., diz. "Em vez de, eles poderiam basicamente ir para o refeitório, recolher garrafas de água descartadas, jarras de leite, caixas de papelão e outros itens recicláveis, em seguida, use esses materiais como matérias-primas para impressoras 3-D para fazer ferramentas, peças e outros dispositivos. "

Fornecendo comida às tropas de combate, combustível, munição e peças de reparo é uma tarefa monumental, exigindo milhares de funcionários de suporte, empreiteiros e fabricantes. Em tudo, o Departamento de Defesa dos EUA tem um estoque de 5 milhões de itens distribuídos por oito cadeias de abastecimento distintas, de acordo com o U.S. Government Accountability Office. Contudo, alguns desses itens são armazenados em locais de linha de frente, o que significa que as tropas nessas áreas podem experimentar escassez ocasional de materiais importantes. Muitas dessas unidades possuem impressoras 3-D que podem produzir peças de reposição e outros equipamentos, mas eles dependem de matérias-primas convencionais, como filamentos de plástico disponíveis comercialmente, que deve ser requisitado, e podem levar dias, semanas ou mesmo meses para chegar.

Recentemente, Zander, O capitão do Corpo de Fuzileiros Navais dos EUA, Anthony Molnar, e colegas do Laboratório de Pesquisa do Exército dos EUA exploraram a possibilidade de usar plástico reciclado de tereftalato de polietileno (PET) como material de partida para impressoras 3-D. Plásticos PET, encontrado em garrafas de água e refrigerante, são resíduos comuns encontrados ao redor das bases, e os pesquisadores perceberam que esse material poderia ser uma matéria-prima viável. Eles determinaram que os filamentos de PET, produzido por reciclagem, eram tão fortes e flexíveis quanto os filamentos disponíveis comercialmente para impressoras 3-D. Em testes, a equipe usou filamentos de PET reciclados para imprimir um suporte de rádio de veículo, uma parte militar de longo prazo. Este processo exigiu cerca de 10 garrafas de água e levou cerca de duas horas para ser concluído.

Inicialmente, os pesquisadores determinaram que outros tipos de plástico, como polipropileno (PP), usado em recipientes de iogurte ou queijo cottage, ou poliestireno (PS), usado para utensílios de plástico, não eram práticos para uso em impressão 3-D. Implacável, a equipe buscou fortalecer o PP misturando-o com papelão, fibras de madeira e outros resíduos de celulose encontrados em bases militares para criar novos filamentos compostos. Além disso, o PS muito frágil foi misturado com PP dúctil para gerar um filamento forte e flexível.

Os pesquisadores usaram um processo chamado pulverização por cisalhamento de estado sólido para gerar filamentos compostos de PP / celulose. Nesse processo, plástico e papel picados, papelão ou farinha de madeira foi pulverizada em uma extrusora de parafuso duplo para gerar um pó fino que foi então processado por fusão em filamentos de impressão 3-D. Depois de testar usando análise mecânica dinâmica, os cientistas concluíram que os novos compósitos melhoraram as propriedades mecânicas, e eles podem ser usados ​​para fazer materiais impressos em 3-D fortes.

A equipe de Zander está construindo um trailer móvel de reciclagem que permitirá a soldados especialmente treinados fabricar filamentos de impressão 3-D a partir de resíduos plásticos. Ela também está explorando maneiras de imprimir materiais a partir de pelotas de plástico em vez de filamentos, o que poderia ajudar os soldados a produzir rapidamente peças e máquinas maiores impressas em 3-D.

"Ainda temos muito que aprender sobre a melhor forma de processar esses materiais e quais tipos de aditivos irão melhorar suas propriedades, "Zander diz." Estamos apenas arranhando a superfície do que podemos fazer com esses plásticos descartados. "