Projektet pågick mellan september 2018 och oktober 2021.
Projektet avsåg utveckla, optimera och testa prototyper för engångs- och returemballage av biobaserade material. Detta skulle uppnås genom att biomassa blandas in i granulat som används för att 3D-printa emballage. Syftet med projektet var att minska andelen fossilbaserade emballage och att uppnå mer effektiva transporter av varor. Projektet ville använda en billig biobaserad råvara som skulle kunna bidra till den cirkulära ekonomin.
Deltagare
EcoRub AB, Nefab AB, Sveaskog Förvaltnings AB och The Industry Sweden AB (fd BLB).
Budget
Projektets budget var 8 190 000 SEK.
Därför var detta viktigt
Samhällets behov av lätta och robusta förpackningar, som går att specialanpassa på ett enklare sätt, förutspås öka i framtiden. Projektets målsättning var att minska användningen av fossila material i specialemballage samt reducera kostnaden för dessa. Därmed bidrar projektet till bioekonomin som helhet. De nya emballagen skulle också kunna bidra till att uppvärdera befintliga reststömmar från skogssektorn genom att använda sig så kallat grot, det vill säga grenar och toppar.
Genom projektet skulle mängden fossila och ej nedbrytningsbara plaster i färdiga produkter succesivt minskas, dessutom binds koldioxid på grund av den ökade livslängden av lignin i ett biomaterial. Produkten skulle även öka biomassans förädlingsvärde.
Förväntade resultat
Efter optimering av processparametrar och materialsammansättning förväntades ett antal prototyper tillverkas som sedan skulle testas. Projektet ville åstadkomma en kostnadsreduktion för specialemballage samt minska andelen fossila material i dessa.
Projektets bidrag till en biobaserad samhällsekonomi
Normalt är granulat för 3DP fossilbaserade. Ett sätt att minska oljeberoendet är att blanda in biomassa i granulatet för att därigenom göra kompositen delvis eller helt biobaserad. Dagens emballage är ofta fossilbaserade eller gjorda av kartong, wellpapp eller trä. Genom att utveckla helt eller delvis biobaserade granulat av lågvärdiga restströmmar från skogen eller sågverksindustrin skapas en ny marknad för dessa råvaror samtidigt som industriellt skräddarsydda emballage med 3DP möjliggörs.
Att kunna använda Grot gör att förädlingsvärdet potentiellt ökar för skogssektorn och dessutom kommer de företag som använder Grot istället för plast att få en avsevärt reducerad materialkostnad jämfört med att använda de plaster som används idag. Tyvärr har dock, under projektets gång, Sveaskog beslutat sig för att inte satsa på att ta ut grot. Överhuvudtaget är det beslutat att satsa på kärnverksamhet vilket kommer att försvåra långsiktiga satsningar som grot och andra forskningsområden inom ett stort antal områden. Materialet som är utvecklat under projektet har dock gjort att NEFAB kan formspruta specialemballage som är biobaserade och eller biobaserade. Materialet förväntas att kompounderas av Ecorub och säljas till Nefab. Det kommer att gynna båda dessa företag. Ecorub har för tillfället ett stort lager med bearbetat grot, och kan sedan istället för grot använda sågspån. Detta kommer att gynna såväl svensk skogidunstri, förpacknings- och emballage-industrin kommer basen att ligga på sågspån, Nefab och ett företag som på kommersiell basis kan kompundera materialen – samt företag som EcoRub som framställer den biobaserade blandningen av plast/sågspån.
Konkreta resultat
Efter att ha erhållit kravspecifikation för Nefabs specialemballage valdes ett antal produkter ut. En viktig del är att designen av dessa kan optimeras för 3D-printing. Detta gör att tillverkningstiden kan sänkas för 3Dprinting. Ett antal material har framtagits under projektet, för att användas för 3Dprinting. Material som har amorfa plaster är lättare att användas för 3Dprinting och därför är plaster som PLA och ABS vanliga att använda. PLA och grot var en blanding som var icke kompatibel. Tidigt i projektet bestämdes dock att försöka använda andra biobaserade och återvunna plaster som inte är amorfa. Dessa kräver dock mer optimering än andra plaster. Mängden fiber (grot) minskar krympet, vilket är ett problem med amorfa plaster. Men för mycket fiber gör plast-matningen problematisk, samt ger svårigheter att få vidhäftning till printerbordet. Grot ger också större svårighet jämfört med sågspån. För vissa plaster kunde också matningen påverkas av vad vi tror är statisk elektricitet, vilket kan förekomma med främst HDPE-plaster. De material som har utvecklats är återvunnen HDPE/PP blandat med grot. PP och ABS i olika varianter (fossilt baserade) blandade med grot. Återvunnet gummi blandat med en återvunnen plast och grot. Biobaserade PLA och HDPE blandat med grot. Med PLA och grot (i större mängder) finns dock stora svårigheter att både formspruta och 3Dprinta. En målsättning har hela tiden också varit att nå så höga fiberhalter som möjligt för plasterna, både för att sänka priserna och för att nå bra miljömässiga fördelar.
Mekaniska, långtidsegenskaper och även mekaniska egenskaper under kyla har rapporterats. Mekaniska egenskaper i kyla hade inte lovats som leverans men är viktigt för att nå en marknad som specialemballage enligt Nefabs.
Tre stycken prototyper är tillverkade med fokus på emballage. Tiderna för att tillverka prototyperna undersöktes, och det konstaterades att 3Dprinting inte kan konkurrera med exempelvis formsprutning i högre tillverkningsvolymer. Därför valdes det också att tillverka en prototyp med formsprutning. Materialet var mycket lämpligt att formspruta, och vi tror därför att materialet kommer att finnas i produkter hos Nefab efter ytterligare optimering för att klara alla lastfall som testades för prototypen. Kostnaden för att ta fram grot och en framtida tillgång visade att man får billigare material ju mer grot som man använder. Tyvärr har Sveaskog dock beslutat att groten för tillfället inte är prioriterat område, vilket gör att framtida produkter istället bör inriktas på sågspån för att få säkrare tillgång. Om du ska tillverka egen spån av grot, så kan tiden för själva malningen ta längre tid än för kärnved och därför kan kostnaden bli högre om än råmaterialet är billigare.
Materialet har karaktäriserats för att kunna ingå i en simulering. Simulering av flöden under uppvärmning av termoplaster/gummi har gjorts vilket kommer att vara ett viktigt verktyg och en tjänst som RISE framtiden kan erbjuda. Simuleringarna har gjorts i Moldex.
Materialet är nu så pass utvecklat så att det verkar kunna nå marknaden och bli ett materialval för Nefabs produkter och prototyper har kunnat skrivas ut. I dagsläget verkar 3DP inte riktigt lämplig för de produkter som Nefab har eftersom att produktvolymerna är för stora, och 3Dprinting kan inte konkurrera med formsprutning.
Materialen som har valts har förstås en stor förbättring miljömässigt. Återvunna material tillsammans med biobaserade material, vilket gör att nivån har ökat.
Resultatens effekter och potential
Under projektets gång har Sveaskog ändrat inställning till forskning och framtidsvisioner. Därför kommer råvaran grot att förskjutas på framtiden. Även om det finns viss tillgång till materialet föreslår vi att ersätta groten med sågspån. Sågspån är processtekniskt lättare, och även om priset för sågspån är dyrare så är det betydligt billigare än plast. Ecorub och Nefab fortsätter efter projektet att samarbeta för att materialet ska finnas som val för Nefabs produkter. Nefab har under projektets gång märkt att efterfrågan för miljömässigt hållbara material ökat avsevärt.
Samhälleliga förutsättningar
För tillfället finns en stor efterfrågan på produkter som är biobaserade och/eller tillverkade av återvunna plaster. Det finns till och med en möjlighet att betala mer för en sådan produkt. Det finns dock ofta en liten rädsla att materialet ska bli sämre vilket för många kunder inte får hända. Därför har projektet satsat på att få material som är bättre än, eller likvärdigt med det fossilt baserade materialen. De återvunna gummit/plasten kommer ofta att bli dyrare, men kan fås billigare med en inblandning av sågspån eller grot. Värdekedja kommer att öka sin projektportfölj vilket kommer att ge en konkurrensfördel (Ecorub och Nefab). I framtiden tror vi att ännu mer fokus (och EU-regleringar) kommer att bli på biobaserade råvaror i många produkter vilket kommer att ge alla projektpartners ett försprång med ny kunskap och erfarenhet. En av utmaningarna kommer i framtiden att vara att få tillgång till en återvunnen plast som är ren från föroreningar och med ett stabilt flöde. Även tillgången på exempelvis PLA har setts vara svår, då allt fler har efterfrågat plasten. Det finns därför utrymme för mer plasttillverkning i Sverige och Europa på speciellt biobaserade plaster.
Extern synlighet
Dessvärre har de flesta konferenser och seminarium där resultaten skulle framtställas ställts in eller skjutits på framtiden. Vi hoppas fortfarande att vi kan få prata om projektet efter projektets slut. Pressmeddelanden har skickats ut och projektet har också synts i media som https://3dp.se, diverse aktiesidor (https://news.cision.com) och Norran. (norran.se). Målet är också att kunna göra en vetenskaplig artikel om resultaten.
Nästa steg
Projektparterna är övertygade om att material utvecklade under projektet kommer att finnas i Nefabs produktportfolio. Materialet kommer att tillverkas av Ecorub, för att sedan formsprutas i Nefabs anläggningar. För tillfället finns tillgång till grot, men den kommer troligtvis att ersättas med sågspån. Man tror också att projektet kommer att leda till nya projekt och samarbeten och redan nu har deltagarna deltagit i några framgångsrika projekt tillsammans.