Одним из прогрессивных способов изготовления деталей различного назначения является 3D-печать. В последние десятилетия данный способ производства находит все большее распространение в различных отраслях машиностроения, в частности, предлагается его использование при производстве и ремонте сельскохозяйственных машин и оборудования [1–4]. Преимуществами использования 3D-печати являются возможность создания изделий сложной формы без специальной оснастки, во многих случаях более низкая стоимость используемого оборудования, высокая скорость изготовления деталей ввиду отсутствия большого количества технологических операций и переходов, отсутствие необходимости переналадки оборудования при изменении номенклатуры [5]. Данные преимущества позволяют значительно экономить временные, материальные и денежные ресурсы при большом спектре применений 3D-печати.
Наиболее распространенным способом изготовления макетов, прототипов, опытных конструкций, а также готовых изделий методом 3D-печати является технология FDM (англ. Fused Deposition Modeling) — моделирование методом послойного наплавления расплавленного материала [6–8]. В качестве исходных материалов, как правило, используются различные термопластичные полимеры, такие как полилактид (PLA-пластик), акрилонитрилбутадиенстирол (ABS-пластик), полиэтилентерефталат-гликоль (PETGпластик) и другие, возможно также применение композиционных материалов на основе перечисленных пластиков, упрочненных короткими стеклянными или углеродными волокнами. Материал в исходном виде представляет собой катушки с нитями диаметром 1,75 мм и называется филаментом для 3D-печати.
При создании изделий со сложной геометрией по технологии FDM в большинстве случаев требуется применение элементов поддержки, строящихся дополнительно под выступающими частями модели и препятствующих их деформации в процессе печати и застывания пластика. После выполнения печати и полного застывания материала данные поддержки удаляются. Расход материала на элементы поддержки для построения одного изделия в среднем доходит до 20–25 % от общего объема, но в отдельных случаях данный показатель может достигать значений 50–60 %. Таким образом, после выполнения процесса печати остается большое количество отходов, которые могли бы найти повторное применение для изготовления нити для 3D-печати. Также переработке могут быть подвергнуты бракованные или пришедшие в негодность напечатанные детали и частично бытовые отходы из соответствующих видов пластика, такие как бутылки, банки, канистры, лотки, упаковки и другие предметы [9].