DOI: https://doi.org/10.32515/2664-262X.2025.11(42).117-126
Current Status and Development Prospects of Devices for Mechanical Crushing of 3D Printing Plastic Waste During its Recycling
About the Authors
Pavlo Yeromin, Candidate of technical sciences, Senior teacher of the department "Mechanical engineering, mechatronics and robotics", Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, https://orcid.org/0000-0001-6650-3389, e-mail: p24124@gmail.com
Andrii Kyrychenko, Professor, Doctor of Technical Sciences, Professor of the department "Mechanical Engineering, Mechatronics and Robotics", Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, https://orcid.org/0000-0002-4335-9588, e-mail: amkyrychenko@gmail.com
Andrii Hrechka, Associate Professor, Candidate of technical sciences, Head of the department "Mechanical engineering, mechatronics and robotics", Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, https://orcid.org/0000-0003-1188-7412, e-mail: angre17@gmail.com
Anton Aparakin, Candidate of technical sciences, Senior teacher of the department "Mechanical engineering, mechatronics and robotics", Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, https://orcid.org/0000-0002-5847-7739, e-mail: anton.aparakin@gmail.com
Evgen Nishchemenko, PhD student, Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, ORCID: https://orcid.org/0009-0005-9681-6278, e-mail: inishchemenko@gmail.com
Abstract
The article discusses existing methods of shredding plastic waste, including mechanical shredding using shredders with disk blades. Three-dimensional design of rotating shafts assembled with knives for a mechanical shredder of ABS plastic waste is performed and various options for their implementation are analyzed. Ways of improving the design of the shredder's working chamber are proposed.
One of the promising areas for further development of mechanical shredders is the use of designs with replaceable knives, which allows, based on ready-made design solutions, to offer the consumer the most optimal equipment configuration in terms of the type of processed material, productivity, and type of working disk knives.
The advantages and disadvantages of replaceable cutting knives with different shapes of the central hole are considered.
Based on the research conducted, a diagram was proposed that depicts the main stages of designing a shredder with replaceable knives.
Keywords
secondary recycling, plastic, mechanical grinding, shredder, knife geometry, 3D printing
Full Text:
PDF
References
1. Internews Ukraine. (2025, March 10) [internews.ua] The EU Environmental Legislation System, its Main Differences from Ukraine's Environmental Legislation: website. https://internews.ua/storage/app/media/rang/Materials/2024/EU/EUEcology1.pdf [in Ukrainian]
2. Technological Foundations of Polymer Material Recycling [Electronic Resource]: A textbook for Bachelor's degree students in the educational programs 'Packaging Engineering and Packaging Equipment' of specialty 131 'Applied Mechanics' and 'Engineering Equipment for the Production of Polymer and Building Materials and Products' of specialty 133 'Industrial Engineering' / I. Mikulionok. 2nd ed., revised and expanded; – Kyiv: Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2020. 292 pages. [in Ukrainian]
3. Ecologistics, Recycling, and Waste Management in Transportation: A textbook / S. Boychenko et al. (edited by Prof. S. Boychenko). – Kyiv: National Aviation University, 2019. 266 pages. [in Ukrainian]
4. ПЛАСТ-ЛОМ. (2025, March 10). Plastic Waste Recycling [Plast-lom.com.ua]. Recycling of plastic waste: website. https://plast-lom.com.ua/pererobka-vidhodiv-plastiku/ [in Ukrainian]
5. Mykhailova Е., Deineka D., Pancheva H. Analysis of plastic waste recycling methods. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: New solutions in modern technology. – Kharkiv: NTU "KhPI", 2021, no. 1 (7), pp. 80–89. DOI:10.20998/2413-4295.2021.01.12 [in Ukrainian]
6. Ci˛e˙zkowski, P., B˛ak, S., Caban, J., Se´nko, J., & Wa´skowicz, M. A. (2024). Preliminary Research to Assess the Possibility of Grinding Selected Plastics Using Crushers. Polymers, 16. DOI: https://doi.org/10.3390/polym16223104
7. Adriyan; Sufiyanto; Marfizal-St Mt. (2023). Investigasi tegangan kerja pada pisau pencacah di mesin shredder-extruder dalam satu penggerak utama menggunakan Metode Elemen Hingga. Jurnal Program Studi Teknik Mesin UM Metro TURBO Vol.12 No.1. DOI: http://dx.doi.org/10.24127/trb.v12i1.2269
8. J. H. Wong; M. J. H Gan; B. L. Chua; M. Gakim; N. J. Siambun. (2022). Shredder machine for plastic recycling: A review paper. Material and Energy Engineering for Sustainable Advancement (MEESA 2021). IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 1217 012007. DOI:10.1088/1757-899X/1217/1/012007
9. S. Sarwar; M. Rahman Shaibur; F. Farzana; M. Howlader. (2024). Conversion of PP-type plastic caps to plastic rope and the instruments involved: Case Studies in Chemical and Environmental Engineering 100882. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cscee.2024.100882
10. MAXTORMETAL. (2025, March 10). Selection of Materials for the Blades of Industrial Shredders [maxtormetal.com] : website. URL: https://maxtormetal.com/choose-industrial-shredder-blade-material-extend-lifespan-maintenance-tips-tungsten-carbide-tool-steel-carbon-stainless/
11. MAXTORMETAL. (2025, March 10). Comprehensive Analysis of Double-Shaft Shredders: website. URL: https://maxtormetal.com/dual-shaft-shredders-blades-teeth-knife/
Citations
1. Інтерньюз-Україна. Система законодавства ЄС у сфері охорони довкілля, її основні відмінності від екологічного законодавства України: Веб-сайт. URL: https://internews.ua/storage/app/media/rang/Materials/2024/EU/EUEcology1.pdf
2. Технологічні основи перероблення полімерних матеріалів [Електронний ресурс] : навч. посіб. для здобувачів ступеня бакалавра за освітніми програмами «Інжиніринг паковань та пакувального обладнання» спеціальності 131 «Прикладна механіка» та «Інжиніринг обладнання виробництва полімерних та будівельних матеріалів і виробів» спеціальності 133 «Галузеве машинобудування» / І. О. Мікульонок. 2-ге вид., переробл. та доповн.; – Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2020. 292 с.
3. Екологістика, рециклінг і утилізація транспорту: навч. посіб. / Бойченко С. В та ін. (за ред. проф. С. В. Бойченка). – Київ: НАУ, 2019. 266 с.
4. ПЛАСТ-ЛОМ. Переробка відходів пластику: веб-сайт. URL: https://plast-lom.com.ua/pererobka-vidhodiv-plastiku/ (дата звернення: 10.03.2025)
5. Михайлова Є. О., Дейнека Д. М., Панчева Г. М. Аналіз методів перероблення пластикових відходів. Вісник НТУ«ХПІ», Серія: Нові рішення в сучасних технологіях. – Харків: НТУ «ХПІ». 2021. № 1 (7). С. 80–89. DOI:10.20998/2413-4295.2021.01.12.
6. Paweł Ci˛e˙zkowski; Sebastian B˛ak; Jacek Caban; Jarosław Se´nko; Mateusz Adam Wa´skowicz. Preliminary Research to Assess the Possibility of Grinding Selected Plastics Using Crushers. Polymers 2024, 16, 3104. DOI: https://doi.org/10.3390/polym16223104
7. Adriyan; Sufiyanto; Marfizal-St Mt. Investigasi tegangan kerja pada pisau pencacah di mesin shredder-extruder dalam satu penggerak utama menggunakan Metode Elemen Hingga. TURBO Vol. 12 No. 1. 2023 Jurnal Program Studi Teknik Mesin UM Metro. DOI: http://dx.doi.org/10.24127/trb.v12i1.2269
8. J. H. Wong; M. J. H. Gan; B. L. Chua; M. Gakim; N. J. Siambun. Shredder machine for plastic recycling: A review paper. Material and Energy Engineering for Sustainable Advancement (MEESA 2021). IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 1217 (2022) 012007. DOI:10.1088/1757-899X/1217/1/012007
9. Sabiha Sarwar; Molla Rahman Shaibur; Fariha Farzana; Masum Howlader. Conversion of PP-type plastic caps to plastic rope and the instruments involved: A case report. Case Studies in Chemical and Environmental Engineering. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cscee.2024.100882
10. Вибір матеріалів для лез промислових подрібнювачів: Веб-сайт. URL: https://maxtormetal.com/choose-industrial-shredder-blade-material-extend-lifespan-maintenance-tips-tungsten-carbide-tool-steel-carbon-stainless/ (дата звернення 31.10.2024)
11. Всебічний аналіз подрібнювачів з двома валами: Веб-сайт. URL: https://maxtormetal.com/dual-shaft-shredders-blades-teeth-knife/ (дата звернення 31.10.2024)
Copyright (c) 2025 Pavlo Yeromin, Andrii Kyrychenko, Andrii Hrechka, Anton Aparakin, Evgen Nishchemenko
Current Status and Development Prospects of Devices for Mechanical Crushing of 3D Printing Plastic Waste During its Recycling
About the Authors
Pavlo Yeromin, Candidate of technical sciences, Senior teacher of the department "Mechanical engineering, mechatronics and robotics", Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, https://orcid.org/0000-0001-6650-3389, e-mail: p24124@gmail.com
Andrii Kyrychenko, Professor, Doctor of Technical Sciences, Professor of the department "Mechanical Engineering, Mechatronics and Robotics", Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, https://orcid.org/0000-0002-4335-9588, e-mail: amkyrychenko@gmail.com
Andrii Hrechka, Associate Professor, Candidate of technical sciences, Head of the department "Mechanical engineering, mechatronics and robotics", Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, https://orcid.org/0000-0003-1188-7412, e-mail: angre17@gmail.com
Anton Aparakin, Candidate of technical sciences, Senior teacher of the department "Mechanical engineering, mechatronics and robotics", Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, https://orcid.org/0000-0002-5847-7739, e-mail: anton.aparakin@gmail.com
Evgen Nishchemenko, PhD student, Central Ukrainian National Technical University, Kropyvnytskyi, Ukraine, ORCID: https://orcid.org/0009-0005-9681-6278, e-mail: inishchemenko@gmail.com
Abstract
Keywords
Full Text:
PDFReferences
1. Internews Ukraine. (2025, March 10) [internews.ua] The EU Environmental Legislation System, its Main Differences from Ukraine's Environmental Legislation: website. https://internews.ua/storage/app/media/rang/Materials/2024/EU/EUEcology1.pdf [in Ukrainian]
2. Technological Foundations of Polymer Material Recycling [Electronic Resource]: A textbook for Bachelor's degree students in the educational programs 'Packaging Engineering and Packaging Equipment' of specialty 131 'Applied Mechanics' and 'Engineering Equipment for the Production of Polymer and Building Materials and Products' of specialty 133 'Industrial Engineering' / I. Mikulionok. 2nd ed., revised and expanded; – Kyiv: Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, 2020. 292 pages. [in Ukrainian]
3. Ecologistics, Recycling, and Waste Management in Transportation: A textbook / S. Boychenko et al. (edited by Prof. S. Boychenko). – Kyiv: National Aviation University, 2019. 266 pages. [in Ukrainian]
4. ПЛАСТ-ЛОМ. (2025, March 10). Plastic Waste Recycling [Plast-lom.com.ua]. Recycling of plastic waste: website. https://plast-lom.com.ua/pererobka-vidhodiv-plastiku/ [in Ukrainian]
5. Mykhailova Е., Deineka D., Pancheva H. Analysis of plastic waste recycling methods. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: New solutions in modern technology. – Kharkiv: NTU "KhPI", 2021, no. 1 (7), pp. 80–89. DOI:10.20998/2413-4295.2021.01.12 [in Ukrainian]
6. Ci˛e˙zkowski, P., B˛ak, S., Caban, J., Se´nko, J., & Wa´skowicz, M. A. (2024). Preliminary Research to Assess the Possibility of Grinding Selected Plastics Using Crushers. Polymers, 16. DOI: https://doi.org/10.3390/polym16223104
7. Adriyan; Sufiyanto; Marfizal-St Mt. (2023). Investigasi tegangan kerja pada pisau pencacah di mesin shredder-extruder dalam satu penggerak utama menggunakan Metode Elemen Hingga. Jurnal Program Studi Teknik Mesin UM Metro TURBO Vol.12 No.1. DOI: http://dx.doi.org/10.24127/trb.v12i1.2269
8. J. H. Wong; M. J. H Gan; B. L. Chua; M. Gakim; N. J. Siambun. (2022). Shredder machine for plastic recycling: A review paper. Material and Energy Engineering for Sustainable Advancement (MEESA 2021). IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 1217 012007. DOI:10.1088/1757-899X/1217/1/012007
9. S. Sarwar; M. Rahman Shaibur; F. Farzana; M. Howlader. (2024). Conversion of PP-type plastic caps to plastic rope and the instruments involved: Case Studies in Chemical and Environmental Engineering 100882. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cscee.2024.100882
10. MAXTORMETAL. (2025, March 10). Selection of Materials for the Blades of Industrial Shredders [maxtormetal.com] : website. URL: https://maxtormetal.com/choose-industrial-shredder-blade-material-extend-lifespan-maintenance-tips-tungsten-carbide-tool-steel-carbon-stainless/
11. MAXTORMETAL. (2025, March 10). Comprehensive Analysis of Double-Shaft Shredders: website. URL: https://maxtormetal.com/dual-shaft-shredders-blades-teeth-knife/
Citations
1. Інтерньюз-Україна. Система законодавства ЄС у сфері охорони довкілля, її основні відмінності від екологічного законодавства України: Веб-сайт. URL: https://internews.ua/storage/app/media/rang/Materials/2024/EU/EUEcology1.pdf
2. Технологічні основи перероблення полімерних матеріалів [Електронний ресурс] : навч. посіб. для здобувачів ступеня бакалавра за освітніми програмами «Інжиніринг паковань та пакувального обладнання» спеціальності 131 «Прикладна механіка» та «Інжиніринг обладнання виробництва полімерних та будівельних матеріалів і виробів» спеціальності 133 «Галузеве машинобудування» / І. О. Мікульонок. 2-ге вид., переробл. та доповн.; – Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2020. 292 с.
3. Екологістика, рециклінг і утилізація транспорту: навч. посіб. / Бойченко С. В та ін. (за ред. проф. С. В. Бойченка). – Київ: НАУ, 2019. 266 с.
4. ПЛАСТ-ЛОМ. Переробка відходів пластику: веб-сайт. URL: https://plast-lom.com.ua/pererobka-vidhodiv-plastiku/ (дата звернення: 10.03.2025)
5. Михайлова Є. О., Дейнека Д. М., Панчева Г. М. Аналіз методів перероблення пластикових відходів. Вісник НТУ«ХПІ», Серія: Нові рішення в сучасних технологіях. – Харків: НТУ «ХПІ». 2021. № 1 (7). С. 80–89. DOI:10.20998/2413-4295.2021.01.12.
6. Paweł Ci˛e˙zkowski; Sebastian B˛ak; Jacek Caban; Jarosław Se´nko; Mateusz Adam Wa´skowicz. Preliminary Research to Assess the Possibility of Grinding Selected Plastics Using Crushers. Polymers 2024, 16, 3104. DOI: https://doi.org/10.3390/polym16223104
7. Adriyan; Sufiyanto; Marfizal-St Mt. Investigasi tegangan kerja pada pisau pencacah di mesin shredder-extruder dalam satu penggerak utama menggunakan Metode Elemen Hingga. TURBO Vol. 12 No. 1. 2023 Jurnal Program Studi Teknik Mesin UM Metro. DOI: http://dx.doi.org/10.24127/trb.v12i1.2269
8. J. H. Wong; M. J. H. Gan; B. L. Chua; M. Gakim; N. J. Siambun. Shredder machine for plastic recycling: A review paper. Material and Energy Engineering for Sustainable Advancement (MEESA 2021). IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 1217 (2022) 012007. DOI:10.1088/1757-899X/1217/1/012007
9. Sabiha Sarwar; Molla Rahman Shaibur; Fariha Farzana; Masum Howlader. Conversion of PP-type plastic caps to plastic rope and the instruments involved: A case report. Case Studies in Chemical and Environmental Engineering. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cscee.2024.100882
10. Вибір матеріалів для лез промислових подрібнювачів: Веб-сайт. URL: https://maxtormetal.com/choose-industrial-shredder-blade-material-extend-lifespan-maintenance-tips-tungsten-carbide-tool-steel-carbon-stainless/ (дата звернення 31.10.2024)
11. Всебічний аналіз подрібнювачів з двома валами: Веб-сайт. URL: https://maxtormetal.com/dual-shaft-shredders-blades-teeth-knife/ (дата звернення 31.10.2024)