美國(guó)軍方的每個(gè)分支機(jī)構(gòu)都在為一些應(yīng)用開(kāi)發(fā)3D打印技術(shù)，發(fā)現(xiàn)它是一項(xiàng)有用的技術(shù)，適用于從日常使用到戰(zhàn)場(chǎng)作業(yè)的各種應(yīng)用。

現(xiàn)在海軍陸戰(zhàn)隊(duì)和美國(guó)陸軍研究實(shí)驗(yàn)室（ARL）正在共同努力，通過(guò)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(jī)燈絲。

ARL研究員Nicole Zander博士說(shuō)：“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(shí)部件到最終用途飛機(jī)部件和醫(yī)用植入物。

Zander博士和海軍陸戰(zhàn)隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)Anthony Molnar一直致力于使用瓶子和其他塑料制造100％的PET回收長(zhǎng)絲，無(wú)需任何化學(xué)改性或添加劑。 他們還致力于從其他再生塑料和增強(qiáng)纖維制造長(zhǎng)絲。

雖然PET廣泛用于許多應(yīng)用，但由于其高熔點(diǎn)溫度，吸水性和結(jié)晶度問(wèn)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(jī)械性能與用商業(yè)長(zhǎng)絲印刷的部件相當(dāng)。 小部件是3D打印用于評(píng)估，以及幾個(gè)較大的長(zhǎng)項(xiàng)目軍事部分。

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

機(jī)械測(cè)試在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，包括單軸拉伸和三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)。 在這些測(cè)試中，將回收PET的拉伸強(qiáng)度與商用長(zhǎng)絲進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)具有相似的強(qiáng)度。 還制作了一個(gè)定制夾具，用于測(cè)試3D打印的無(wú)線(xiàn)電支架，一種長(zhǎng)導(dǎo)程軍事物品。 由再生PET制成的支架在與由商用ABS長(zhǎng)絲印刷的支架相似的負(fù)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(zhǎng)絲。

除了機(jī)械測(cè)試外，再生塑料還經(jīng)歷了其他測(cè)試，如化學(xué)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(duì)于相同的聚合物類(lèi)型，”Zander博士說(shuō)。

根據(jù)弗吉尼亞州匡蒂科流動(dòng)性和計(jì)數(shù)器流動(dòng)團(tuán)隊(duì)的項(xiàng)目官員Molnar的說(shuō)法，PET瓶子和包裝等PET塑料是戰(zhàn)場(chǎng)上最多產(chǎn)的廢物之一。 美國(guó)和聯(lián)軍都生產(chǎn)大量的PET，并且在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行回收將減少運(yùn)送部件到運(yùn)營(yíng)基地的后勤負(fù)擔(dān)以及處理材料的成本。

“Nikki的開(kāi)創(chuàng)性研究將為美國(guó)軍隊(duì)提供按需3D打印替換零件的能力，”Molnar說(shuō)。 “這不僅會(huì)提高裝備的準(zhǔn)備程度，還會(huì)使部隊(duì)能夠在現(xiàn)場(chǎng)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(duì)新戰(zhàn)術(shù)和裝備作出反應(yīng)的能力。 這項(xiàng)新技術(shù)將使戰(zhàn)士能夠更快地開(kāi)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(qiáng)的細(xì)絲將繼續(xù)增強(qiáng)打印更強(qiáng)更換零件的能力。 這將進(jìn)一步使士兵們將遠(yuǎn)征制造的邊界不僅推向更大的部分，而且還推動(dòng)印刷建筑材料，無(wú)人平臺(tái)和力量保護(hù)裝置等其他領(lǐng)域的發(fā)展。“

這項(xiàng)工作背后的一個(gè)主要目的是通過(guò)在部署過(guò)程中進(jìn)行維修來(lái)提高作戰(zhàn)能力和戰(zhàn)備狀態(tài)，并減少對(duì)后勤供應(yīng)鏈的依賴(lài)，這是武裝部隊(duì)關(guān)鍵和日益重視的問(wèn)題。

“Zander博士說(shuō)：”雖然每個(gè)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(chē)隊(duì)期間作戰(zhàn)人員的風(fēng)險(xiǎn)。 “這些部件的故障和生命周期也很難預(yù)測(cè)?！?/span>

她和Molnar正在建造一個(gè)移動(dòng)回收設(shè)施（MRF），以便士兵可以將廢塑料變成現(xiàn)場(chǎng)的細(xì)絲。

“MRF將是一個(gè)塑料加工實(shí)驗(yàn)室，位于一個(gè)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(zhǎng)絲，”Zander博士說(shuō)。

她還表示，通過(guò)將再生PET與其他塑料混合或添加增強(qiáng)劑或增韌劑等填料，可以進(jìn)一步提高再生PET的機(jī)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(shuō)。 “未來(lái)的工作將涉及對(duì)原始部件測(cè)試選定的3D打印長(zhǎng)引線(xiàn)部件，以確定它們是否適合長(zhǎng)期或至少是臨時(shí)替換?！?/span>

由軍隊(duì)用于生產(chǎn)再生長(zhǎng)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(shuō)：“陸軍真的認(rèn)為該應(yīng)用程序開(kāi)箱即用，將麻煩的廢棄產(chǎn)品變成了寶貴的資源?！?/span>