Máte plastový odpad? Možná je to váš další produkt

Odpad jako zadání

Princip, který nás zajímá, je vlastně jednoduchý:

firma → odpad → produkt

Konkrétní plastový odpad bereme jako výchozí materiál pro návrh nové aplikace. Vznikají tak malé, funkční micro closed-loop systémy, které jsou navržené pro konkrétního klienta, konkrétní materiál a konkrétní využití.

Nejde tedy jen o to, že materiál je „recyklovaný“. Důležité je, odkud pochází, jaké má vlastnosti a jaký nový produkt z něj skutečně dává smysl vytvořit.

Pojem closed loop se dnes používá velmi často, někdy až jako buzzword v debatách o udržitelnosti. Ve skutečnosti ale nejde o automatický proces. Plast, který už jednou prošel výrobním cyklem, mění své vlastnosti a je potřeba je znovu poznat.

Proto v Plastenco vždy nejdřív zkoumáme samotný materiálový tok:

• jak stabilní je složení materiálu
• jak se chová při zpracování
• jaké má limity
• a pro jaký typ produktu nebo architektonické aplikace ještě dává smysl

Teprve když pochopíme konkrétní odpadní proud, můžeme navrhovat, co z něj má vzniknout. Právě v tom se podle nás potkává produktový design s materiálovým výzkumem. Nejde jen o to, co lze vytisknout, ale hlavně o to, co má smysl tisknout, a z čeho.

Typicky tiskneme monomateriálově, s vizí zpětného odběru výrobků a jejich opětovné recyklace do nové generace produktů.

Jedním z výsledků tohoto přístupu je například projekt Sediment, který ukazuje, jak může vypadat designový objekt vzniklý z cirkulárního materiálového výzkumu.

Materiál musí „nakrmit“ robota

Součástí našeho výzkumu je i robotický velkoformátový 3D tisk. Ten ale nefunguje s jakýmkoli plastem.

Robot potřebuje poměrně specifickou „výživu“ – správný typ plastu, vhodnou frakci, tvar granulátu nebo drti a dostatečně stabilní materiálové vlastnosti. Proto se při práci s recyklovanými plasty neptáme jen na to, jestli je materiál recyklovatelný.

Zásadní je také jeho zpracovatelnost a dlouhodobá konzistence.

To je mimochodem jeden z důvodů, proč je trh s plastovými recykláty tak proměnlivý. Pro reálnou výrobu nestačí, že je materiál dostupný. Musí mít dlouhodobě podobné vlastnosti, podobnou čistotu i vizuální charakter. U transparentních plastů je to obzvlášť citlivé.

Drť vs. regranulát

V praxi se často rozhodujeme mezi dvěma variantami materiálu:

Drť (mechanicky nadrcený odpad)

• kratší materiálový cyklus
• nižší energetická náročnost
• blíž původnímu odpadu
• méně stabilní při zpracování

Regranulát

• konzistentnější parametry
• předvídatelnější chování při extruzi
• vhodnější pro větší série
• vyšší cena a další energetický krok

Nejde tedy o jednoduchou volbu mezi „lepším“ a „horším“ řešením. Hledáme rovnováhu mezi:

• stabilitou tisku
• vzhledem výsledku
• cenou
• energetickou náročností
• skutečnou mírou cirkularity

Výzkum materiálů v praxi

Aktuálně v rámci výzkumného projektu TAČR PlastIT testujeme různé typy plastového odpadu a jejich potenciál pro robotický 3D tisk.

Například:

• polykarbonátové špulky z filamentů pro 3D tisk, které necháváme nadrtit a sjednocujeme jejich frakci,
• polypropylenový odpad z výroby,
• nebo běžné materiály jako PETG a PLA.

Jak bojujeme se žloutnutím průhledných plastů

Možná jste si někdy všimli, že staré průhledné plasty časem nebo po zahřátí zežloutnou.

Při tisku průhledného PLA je to jeden z našich největších nepřátel. Teplo při zpracování totiž způsobuje barevný posun, který kazí ten křišťálový vzhled, o který nám jde.

Proto jsme vyvinuli jednoduchou laboratorní metodu, jak tento efekt opticky vyrovnat. Říkáme jí kapková metoda.

Funguje to trochu podobně jako fialový šampon, který blond vlasy zbavuje žlutých odlesků.

Používáme alkoholový nosič (například isopropylalkohol) smíchaný s velmi malým množstvím speciálního barviva. Tuto směs aplikujeme přímo na povrch plastových granulí ještě před samotným tiskem.

Barvivo následně opticky neutralizuje nežádoucí žlutý tón, aniž by se změnilo chování materiálu při extruzi nebo samotném 3D tisku.

V průmyslové výrobě se k podobnému účelu běžně používají tzv. masterbatche – koncentrované příměsi barviv. Ty ale dávají ekonomický smysl hlavně u obrovských tunových šarží.

Naše kapková metoda nám naopak umožňuje pracovat flexibilněji:

• je úsporná: používáme jen minimální množství barviva
• je adaptivní: můžeme upravit odstín podle toho, jak moc je konkrétní várka PLA zažloutlá
• funguje i u malých sérií a experimentálních materiálů

Díky těmto experimentům dokážeme z PLA vytvářet produkty, které mají vizuální kvalitu blízkou lesklému sklu.

Metodu přitom používáme jak u panenského PLA, tak u recyklovaných materiálů.

Máte plastový odpad?

Možná v něm už teď je váš další produkt.

Pokud ve firmě pracujete s čistým a dobře identifikovatelným plastovým odpadem, může to být zajímavý začátek spolupráce. Někdy z něj nevznikne jen recyklát, ale úplně nový produkt, navržený přímo pro materiál, ze kterého vznikl.