美國軍方的每個分支機構(gòu)都在為一些應(yīng)用開發(fā)3D打印技術(shù)，發(fā)現(xiàn)它是一項有用的技術(shù)，適用于從日常使用到戰(zhàn)場作業(yè)的各種應(yīng)用。

現(xiàn)在海軍陸戰(zhàn)隊和美國陸軍研究實驗室（ARL）正在共同努力，通過3D打印提高自力更生和可持續(xù)性。 研究小組正在研究廢塑料的回收利用，例如水瓶，牛奶罐和酸奶容器，以制造3D打印機燈絲。

ARL研究員Nicole Zander博士說：“增材制造技術(shù)的潛在應(yīng)用非常廣泛 - 從預(yù)生產(chǎn)模型和臨時部件到最終用途飛機部件和醫(yī)用植入物。

Zander博士和海軍陸戰(zhàn)隊隊長Anthony Molnar一直致力于使用瓶子和其他塑料制造100％的PET回收長絲，無需任何化學改性或添加劑。 他們還致力于從其他再生塑料和增強纖維制造長絲。

雖然PET廣泛用于許多應(yīng)用，但由于其高熔點溫度，吸水性和結(jié)晶度問題，PET不常用于3D打印。 據(jù)Zander博士介紹，再生PET是一種可行的3D打印新原料。 用該材料印刷的部件的機械性能與用商業(yè)長絲印刷的部件相當。 小部件是3D打印用于評估，以及幾個較大的長項目軍事部分。

“就機械性能而言，F(xiàn)FF中使用的大多數(shù)聚合物的體積強度在30至100MPa之間，”Zander博士說。 “再生PET的平均強度為70MPa，因此可能是合適的3D打印原料?！?/span>

機械測試在實驗室進行，包括單軸拉伸和三點彎曲實驗。 在這些測試中，將回收PET的拉伸強度與商用長絲進行比較，發(fā)現(xiàn)具有相似的強度。 還制作了一個定制夾具，用于測試3D打印的無線電支架，一種長導(dǎo)程軍事物品。 由再生PET制成的支架在與由商用ABS長絲印刷的支架相似的負載下失敗。 再生PET已經(jīng)顯示出其在各種應(yīng)用中可以替代商業(yè)長絲。

除了機械測試外，再生塑料還經(jīng)歷了其他測試，如化學分析和熱穩(wěn)定性。

“再生聚合物有各種不同的添加劑，填料和染料，可能經(jīng)歷不同的加工條件 - 即使對于相同的聚合物類型，”Zander博士說。

根據(jù)弗吉尼亞州匡蒂科流動性和計數(shù)器流動團隊的項目官員Molnar的說法，PET瓶子和包裝等PET塑料是戰(zhàn)場上最多產(chǎn)的廢物之一。 美國和聯(lián)軍都生產(chǎn)大量的PET，并且在現(xiàn)場進行回收將減少運送部件到運營基地的后勤負擔以及處理材料的成本。

“Nikki的開創(chuàng)性研究將為美國軍隊提供按需3D打印替換零件的能力，”Molnar說。 “這不僅會提高裝備的準備程度，還會使部隊能夠在現(xiàn)場制造特定任務(wù)的裝備。 正如我們的敵人向我們展示的那樣，他們往往能夠加快我們對新戰(zhàn)術(shù)和裝備作出反應(yīng)的能力。 這項新技術(shù)將使戰(zhàn)士能夠更快地開發(fā)必要的工具，以擊敗不斷變化的敵方技術(shù)。 隨著Nikki繼續(xù)研究添加添加劑，更強的細絲將繼續(xù)增強打印更強更換零件的能力。 這將進一步使士兵們將遠征制造的邊界不僅推向更大的部分，而且還推動印刷建筑材料，無人平臺和力量保護裝置等其他領(lǐng)域的發(fā)展?！?/span>

這項工作背后的一個主要目的是通過在部署過程中進行維修來提高作戰(zhàn)能力和戰(zhàn)備狀態(tài)，并減少對后勤供應(yīng)鏈的依賴，這是武裝部隊關(guān)鍵和日益重視的問題。

“Zander博士說：”雖然每個單位都有大量的備件供緊急情況使用，但這樣做成本高昂，并增加了這些資產(chǎn)車隊期間作戰(zhàn)人員的風險。 “這些部件的故障和生命周期也很難預(yù)測?！?/span>

她和Molnar正在建造一個移動回收設(shè)施（MRF），以便士兵可以將廢塑料變成現(xiàn)場的細絲。

“MRF將是一個塑料加工實驗室，位于一個20英尺ISO容器中，所有設(shè)備和工具都需要用塑料廢料制造3-D打印長絲，”Zander博士說。

她還表示，通過將再生PET與其他塑料混合或添加增強劑或增韌劑等填料，可以進一步提高再生PET的機械性能。

“最終，我們希望從再生塑料和廢料中生產(chǎn)出最好的原料，”Zander博士說。 “未來的工作將涉及對原始部件測試選定的3D打印長引線部件，以確定它們是否適合長期或至少是臨時替換。”

由軍隊用于生產(chǎn)再生長絲的設(shè)備由Thermo Fisher制造。

賽默飛世爾公司業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理Steve Post說：“陸軍真的認為該應(yīng)用程序開箱即用，將麻煩的廢棄產(chǎn)品變成了寶貴的資源。”