Sustainability and mechanical performance analysis of recycled filaments for 3D printing applications

Additive Manufacturing (also referred to “AM” or 3D printing) is claimed to be a disruptive technology that is changing modern industry, with multiple benefits for the development and the manufacturing of a large variety of products. Moreover, during the last decade, AM has proven to be the leading technology in terms of sustainability, especially for the production of plastic-made parts. In fact, since plastic production and usage has drastically increased over the last fifty years, causing multiple irreversible environmental problems, a new way of managing the waste and consumption of synthetic polymers was needed, and AM could lead to the change required in order to keep our enviroment safe. This study wants to underline the sustainable characteristics of AM, by analysing the case study of Reflow, a recycled filament producer for Fused Deposition Modelling (FDM) printers. The following research calculated the emission generated by the Reflow production line in Netherlands and compared them with the ones related to the primary plastic production of plastic and first recycling. Results showed how the Reflow production has low impact to the environment, especially due to the energy green sources used by the company. Moreover, tensile and mechanical tests on recycled and virgin filaments were performed, showing that the first-recycled filaments produced by Reflow do not lead to a loss in mechanical performance, but on the contrary presented better test results overall compared to the virgin ones, proving that a circular economy could be reached without losing in performance.

La fabbricazione additiva (anche indicata come "AM" o "3D Printing") è considerata essere una tecnologia dirompente che sta cambiando l'industria moderna, con molti benefici per lo sviluppo e la produzione di una grande varietà di prodotti. Inoltre, durante l'ultimo decennio, l'AM ha dimostrato essere la tecnologia portante in termini di sostenibilità, specialmente per la produzione di parti in plastica. Infatti, siccome la produzione e l'utilizzo della plastica sono drasticamente aumentati durante gli ultimi 50 anni, causando numerosi problemi ambientali irreversibili, era essenziale un nuovo modo di gestire lo scarto e il consumo di polimeri sintetici, e l'AM può portare al cambiamento necessario per mantenere il nostro ambiente sano. Questo studio vuole sottineare le caratteristiche sostenibili dell'AM, analizzando il caso studio di Reflow, un produttore di filamenti riciclati per stampanti modellazione a deposizione fusa (FDM). La ricerca calcola le emissioni generate dalla linea di produzione di Reflow in Olanda e le confronta con quelle della produzione primaria di plastica e del primo riciclo. I risultati mostrano come la produzione di Reflow abbia un basso impatto ambientale, specialmente grazie alle fonti di energia rinnovabili utilizzate dall'azienda. Inoltre, sono stati fatti test meccanici e di trazione sui filamenti riciclati e vergini, mostrando che i filamenti riciclati prodotti da Reflow non portano ad una perdita di prestazione meccanica, ma al contrario presentano migliori risultati complessivi rispetto ai filamenti vergini, dimostrando che un'economia circolare può essere raggiunta senza avere una perdita di prestazioni.