Les soldats sur le champ de bataille ou dans des bases éloignées doivent souvent attendre des semaines pour obtenir des pièces de rechange vitales. Maintenant, les scientifiques rapportent qu'ils ont trouvé un moyen de fabriquer bon nombre de ces pièces en quelques heures dans des conditions de combat en utilisant des bouteilles d'eau, carton et autres matériaux recyclables trouvés sur la base comme matières premières pour l'impression 3D. Ils disent que cette avancée « changeante » pourrait améliorer la préparation opérationnelle, réduire la dépendance vis-à-vis des chaînes d'approvisionnement externes et améliorer la sécurité.

Les chercheurs présentent leurs travaux aujourd'hui à la 256e réunion et exposition nationale de l'American Chemical Society (ACS).

"Idéalement, les soldats n'auraient pas à attendre le prochain camion de ravitaillement pour recevoir l'équipement vital, " Nicole Sandre, Doctorat., dit. "Au lieu, ils pourraient essentiellement aller à la cafétéria, ramasser les bouteilles d'eau jetées, pots à lait, cartons et autres objets recyclables, puis utiliser ces matériaux comme matières premières pour les imprimantes 3D pour fabriquer des outils, pièces détachées et autres gadgets."

Ravitaillement des troupes de combat en vivres, carburant, munitions et pièces de rechange est une tâche monumentale, nécessitant des milliers de personnel de soutien, entrepreneurs et fabricants. Dans tout, le département américain de la Défense a un inventaire de 5 millions d'articles distribués à travers huit chaînes d'approvisionnement distinctes, selon le Government Accountability Office des États-Unis. Cependant, peu de ces articles sont stockés sur des sites de première ligne, ce qui signifie que les troupes dans ces zones peuvent subir des pénuries occasionnelles de matériel important. Beaucoup de ces unités ont des imprimantes 3D qui peuvent produire des pièces de rechange et d'autres équipements, mais ils reposent sur des matières premières conventionnelles, tels que les filaments plastiques disponibles dans le commerce, qui doit être réquisitionné, et ils peuvent prendre des jours, des semaines voire des mois pour arriver.

Récemment, Sandre, Le capitaine du Corps des Marines américain Anthony Molnar et ses collègues du Laboratoire de recherche de l'armée américaine ont exploré la possibilité d'utiliser du plastique polyéthylène téréphtalate (PET) recyclé comme matériau de départ pour les imprimantes 3D. plastiques PET, trouvé dans les bouteilles d'eau et de soda, sont des déchets communs trouvés autour des bases, et les chercheurs ont réalisé que ce matériau pouvait être une matière première viable. Ils ont déterminé que les filaments de PET, produit par recyclage, étaient tout aussi solides et flexibles que les filaments disponibles dans le commerce pour les imprimantes 3D. Dans les essais, l'équipe a utilisé des filaments de PET recyclés pour imprimer un support d'autoradio, une partie militaire de longue haleine. Ce processus a nécessité environ 10 bouteilles d'eau et a pris environ deux heures.

Initialement, les chercheurs ont déterminé que d'autres types de plastique, comme le polypropylène (PP), utilisé dans des contenants de yogourt ou de fromage cottage, ou polystyrène (PS), utilisé pour les ustensiles en plastique, n'étaient pas pratiques pour une utilisation en impression 3D. Sans se décourager, l'équipe a cherché à renforcer le PP en le mélangeant avec du carton, fibres de bois et autres déchets cellulosiques trouvés sur les bases militaires pour créer de nouveaux filaments composites. En outre, le PS très cassant a été mélangé avec du PP ductile pour générer un filament solide et flexible.

Les chercheurs ont utilisé un processus appelé pulvérisation par cisaillement à l'état solide pour générer des filaments composites PP/cellulose. Dans ce processus, plastique et papier déchiquetés, de la farine de carton ou de bois a été pulvérisée dans une extrudeuse à double vis pour générer une poudre fine qui a ensuite été transformée à l'état fondu en filaments d'impression 3D. Après des essais par analyse mécanique dynamique, les scientifiques ont conclu que les nouveaux composites avaient des propriétés mécaniques améliorées, et ils pourraient être utilisés pour fabriquer des matériaux imprimés en 3D solides.

L'équipe de Zander construit une remorque de recyclage mobile qui permettra aux soldats spécialement entraînés de fabriquer des filaments d'impression 3D à partir de déchets plastiques. Elle explore également des moyens d'imprimer des matériaux à partir de granulés de plastique au lieu de filaments, ce qui pourrait aider les soldats à produire rapidement des pièces et des machines imprimées en 3D plus grandes.

"Nous avons encore beaucoup à apprendre sur la meilleure façon de traiter ces matériaux et quels types d'additifs amélioreront leurs propriétés, " dit Zander. "Nous ne faisons qu'effleurer la surface de ce que nous pouvons finalement faire avec ces plastiques mis au rebut."