Kestävä kehitys ja materiaalien uusiokäyttö 3D-tulostuksessa

Abstract

Tämä opinnäytetyö on tehty osana 3D Boosti -hanketta, jossa tavoitteena on organisoida alueallisesti alan tutkimus-, kehitys-, koulutus- ja innovaatiotoiminta tehokkaaseen yhteistyöhön siten, että 3D-tekniikan laajempi käyttöönotto nopeutuu teollisuudessa. Lisäksi tavoitteena on luoda korkeinta osaamista ja välittää syntyvää osaamista yrityksiin, sekä edistää osaamisen kaupallista hyödyntämistä niin, että Pirkanmaalle muodostuu huomattava osaamiskeskittymä.

Opinnäytetyössä selvitettiin, kuinka kestävän kehityksen eri osa-alueita voidaan hyödyntää 3D-tulostuksessa. Siinä perehdyttiin kestävään kehitykseen aikaisempien artikkeleiden ja tutkimusten pohjalta. Lisäksi tarkasteltiin myös eri tulostusmateriaalien uusiokäytön mahdollisuuksia ja niiden olemassa olevia sovelluksia. Näistä kerättiin tietoa, joiden pohjalta suoritettiin koe, jossa kierrätettiin sekä tulostettuja että tulostamattomia muoveja uudeksi tulostusmateriaaliksi.

Kokeeseen valikoitui käytettävissä olleen budjetin johdosta testi, jossa testattiin lankaa pursottavien laitteiden materiaalien kierrättämistä uudeksi käyttökelpoiseksi materiaaliksi. Testattaviksi materiaaleiksi valittiin PLA ja PET. PLA muovia käytetään todella paljon työpöytätulostimissa, ja tästä johtuen myös hävikin määrä on suuri verrattuna moniin muihin muoveihin. PET valittiin testattavaksi sen hyvä kierrätettävyyden takia. Testissä lajiteltiin, murskattiin ja kierrätettiin edellä mainitun laisia muoveja. Tulokseksi saatiin, että uuden PLA muovin seassa voidaan kierrättää 1 % tulostettua, jotta se ei vaikuta filamentin tulostusominaisuuksiin. Lisäksi havaittiin, että maksimissaan 20 % tulostettua PLA muovia kierrättäminen uuden PLA muovin seassa tuottaa tulostettavissa olevaa filamenttia.

This thesis was part of a 3d Boosti project, which aims to regionally organize research, development, education and innovation action to an effective co-operation so that adoption of 3D-printing will be accelerated in the industry. In addition, the aim is to create the highest level of know-how and convey that to the businesses and to promote the exploitation of commercial benefits by having a considerable concentration of expertise in Pirkanmaa.

The thesis analyzed the potential impacts of 3D printing on the various aspects of sustainable development, as well as the possibilities and applications for printing material recycling. It gathered information about sustainable development from different articles and studies. In addition, the possibilities of reusing different printing materials and their existing applications were also examined.

The study of recycling filament was selected based on the available budget. The study deals 8 different mixtures of recycled and unused plastic granulates, which were extruded to filament form. The tested plastics were selected as PLA and PET. PLA was selected because of the heavy use in desktop printing and PET was selected for testing due its good recyclability. This study confirms that it is possible to recycle 1 % of printed PLA with the virgin PLA, so that it does not affect its printing properties. In addition, the study shows that recycling 20 % of printed PLA with the virgin PLA, can provide printable filament.