SABICとLocal Motors、大型3Dプリント熱可塑性スクラップのリサイクル可能性を共同検証

大型付加製造（LFAM）の循環性向上を目指し、多国籍化学メーカーSABIC（サウジアラビア・リヤド）と次世代車両メーカーLocal Motors（米アリゾナ州フェニックス）が、3Dプリント工程から出るスクラップ熱可塑性部品・削り屑のリサイクル実現性について共同研究を実施しました。LFAMの普及を見据え、大型プリント部品の埋立処分以外の持続可能な代替手段を探索。Local Motorsが使用するSABICのLNP THERMOCOMP AM強化コンパウンドについて、プリント→回収→粉砕→ペレット再生のプロセスを経た後のプリント適性と機械的特性を分析しました。

研究の結果、後工程部品とスクラップからの材料を、LFAMや射出成形・押出成形など他プロセスで最大100%再利用可能なことが判明。SABICとLocal Motorsによれば、これらの知見はLFAM業界で使用される材料の循環的利用とライフサイクル延長への実現可能な道筋を特定する助けになります。

「LFAM採用が加速する中、大型プリント部品の埋立処分以外の持続可能な代替手段を見つけることが不可欠だ」とSABICシニアアプリケーション開発エンジニアWalter Thompson氏。「SABICとLocal Motorsは、LFAMから発生する機械的粉砕スクラップ材と使用済み（EOL）部品の実用的再利用を調査した。本研究はこれら材料の再利用に大きな可能性を示し、バリューチェーン内での再利用支援への第一歩となった。」

「次世代車両の製造には次世代製造プロセスの採用が不可欠だ」とLocal MotorsテクニカルプロダクトディレクターJohnny Scotello氏。「SABICと協力しLFAMをより持続可能にできることを誇りに思う。スクラップやEOL部品に価値を与えるのは困難な課題だが、本研究結果は持続可能な循環型製品の明るい未来を示唆している。」

大型プリント部品再利用の課題

現在、LFAM後工程部品・スクラップの回収バリューチェーンは確立されていない。大型部品の所在特定・回収・輸送、洗浄・切断・再粉砕・再利用可能な施設への搬入など複雑な工程管理が必要。

もう一つの課題は複数熱履歴による劣化。粉砕・再ペレット化・再コンパウンド等の各工程で累積熱履歴が増え、ポリマー鎖切断と繊維長短縮を招き、性能に影響。材料再利用機会を検討する際はこれら要因を考慮必須。

研究手法と結果

プリント適性、スループット、機械的特性で評価。LNP THERMOCOMP AMコンパウンドについて、再生材含有率0、15、25、50、75、100%の6サンプルを準備。SABICのBAAMマシン（シンシナティ製）で単壁六角形（標準テスト形状）をプリント。全サンプルで良好なプリント結果：滑らかな光沢面、均一な層、材料フロー問題なし。

機械的特性評価では、各六角形プリント部から試験片を切出し、引張特性（D638準拠）、曲げ弾性率（修正ASTM D-790三点曲げ）を測定。結果：

• 引張特性：再生材少量サンプルで優秀、含有率増加で漸減。100%再生材でX方向20%低下、Z方向15%低下
• 曲げ特性：同様の傾向。100%再生材でX方向14%低下、Z方向12%低下
• 射出成形・押出成形での再生材使用傾向と一致

今後の展望

本研究はポストインダストリアルLFAMスクラップ・部品の再利用可能性を実証。ポストインダストリアル・ポストコンシューマー両スクラップに再利用ポテンシャルあり。しかしリサイクルバリューチェーンの既存ギャップを埋めるまで実用化は困難。LFAMコミュニティ（樹脂メーカー、コンバーター、3Dプリンター、リサイクラー）の大規模協業で、スクラップ回収・再利用可能形態変換の経済的手法確立が必要。

SABICはLocal Motorsとの共同研究詳細データを含むレポートを近く公開予定。「Chemistry That Matters」を活かし、LFAMバリューチェーン全体での協業推進により社会的責任、カーボンフットプリント削減、循環性の前進を支援するとしています。