Проблема автоматизации переработки полимерных отходов для последующего аддитивного производства остается недостаточно решенной, особенно в условиях мобильного применения. Целью исследования является концептуальная разработка архитектуры интеллектуального фабрикатора – мобильного программно-аппаратного комплекса, объединяющего рециклинг материалов и трехмерную печать методом наплавления с применением систем искусственного интеллекта. В работе использованы общенаучные методы: анализ существующих аналогов, синтез технических решений, моделирование модульной архитектуры и сравнительный анализ возможных программных и аппаратных реализаций. В результате исследования определена трехмодульная структура системы искусственного интеллекта, включающая сенсорный анализатор для распознавания материалов и трехмерных моделей, технологический планировщик для оптимизации циклов переработки и печати, а также диагност-диспетчер для обеспечения безопасности, прогнозирования отказов и взаимодействия с пользователем. Обосновано, что такая архитектура позволяет интегрировать существующие нейросетевые фреймворки и контроллеры для управления манипуляторами и параметрами печати. В обсуждении выявлены ключевые инженерные ограничения, связанные с унификацией узлов, самоочисткой, калибровкой и миниатюризацией устройства. Заключение подчеркивает экологическую, логистическую и оборонную значимость разработки: снижение нагрузки на свалки, автономное производство в труднодоступных регионах и в военных условиях, а также потенциал для дальнейших научных исследований и создания опытных образцов.
The problem of automating polymer waste recycling for subsequent additive manufacturing remains insufficiently solved, especially in mobile applications. The aim of the study is the conceptual development of an intelligent fabricator architecture – a mobile hardware-software complex that integrates material recycling and three-dimensional printing using the fused deposition method with the application of artificial intelligence systems. The research employed general scientific methods: analysis of existing analogues, synthesis of technical solutions, modular architecture modelling, and comparative analysis of possible software and hardware implementations. As a result, a three-module structure of the artificial intelligence system was defined, including a sensory analyser for material and three-dimensional model recognition, a technological scheduler for optimising recycling and printing cycles, and a diagnostic dispatcher for ensuring safety, failure prediction, and user interaction. It is substantiated that such an architecture allows the integration of existing neural network frameworks and controllers for manipulator control and printing parameters. The discussion identifies key engineering challenges related to component unification, self-cleaning, calibration, and device miniaturisation. The conclusion emphasises the environmental, logistical, and defence significance of the development: reducing landfill load, enabling autonomous production in remote regions and military conditions, as well as the potential for further scientific research and the creation of prototypes.
1. Precedence Research. 3D Printing Market Size to Exceed USD 134.58 Billion by 2034 // Yahoo! Finance. 2025. 15 апр. [Электронный ресурс]. URL: https://finance.yahoo.com/news/3d-printing-market-size-exceed-150000314.html (дата обращения: 17.05.2026).
2. Распоряжение Правительства РФ от 14 июля 2021 г. № 1913-р (ред. от 21 октября 2024 г.) «Об утверждении Стратегии развития аддитивных технологий в РФ на период до 2030 года» [Электронный ресурс]. URL: https://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_390609/ (дата обращения: 17.05.2026).
3. Чернышова А. В., Филатова В. В., Пугачева И. Н. Проблемы и инновационные решения переработки и использования вторичных полимерных материалов // Проблемы и инновационные решения в химической технологии. 2016. Воронеж: ВГУИТ, 2016. С. 28–30. EDN: XCAVRV.
4. Rheinmetall presents Mobile Smart Factory for mobile production of spare parts for Battle Damage Repair // Rheinmetall. 2023. 28 June. URL: https://www.rheinmetall.com/en/media/news-watch/news/2023/june/2023-06-28-mobile-smart-factory (дата обращения: 17.05.2026).
5. Ноцуманов Д. Н. Применение нейронных сетей в 3D-печати // Наукосфера. 2025. С. 27–30. DOI: 10.5281/zenodo.15639233.
6. Ваганов К. В., Драпак К. А., Фомин В. С. Автоматическое обнаружение дефектов в процессе печати FDM 3D-принтеров с помощью нейросетевых технологий // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2025. № 1. С. 57–62. URL: http://opac.ntbminprom.ru/opac/index.php?url=/notices/index/IdNotice:783460/Source:default (дата обращения: 17.05.2026).
7. Seredkin A. V., Tokarev M. P., Plohih I. A., Gobyzov O. A., Markovich D. M. Development of a method of detection and classification of waste objects on a conveyor for a robotic sorting system // Journal of Physics: Conference Series. 2019. Vol. 1359. Р. 012127. DOI: 10.1088/1742-6596/1359/1/012127.
8. Прокашев В. А. Возможности улучшения применения компьютерного зрения в сортировке твердых коммунальных отходов // Отходы и ресурсы. 2024. Т. 11. № 2. С. 1–17. DOI: 10.15862/04INOR224.
9. Хасанов Б. Д., Алленов Д. Г., Алленов М. Г., Дейнова К. Б. Механические свойства ABS, PETG и PLA пластиков, полученных по FDM-технологии // Технология машиностроения. 2023. № 8. С. 5–12. EDN: OZHTZU.
10. Vink E. T. H., Rábago K. R., Glassner D. A., Gruber P. R. Applications of life cycle assessment to NatureWorks™ polylactide (PLA) production // Polymer Degradation and Stability, 2003. Vol. 80 (3). Р. 403–419. DOI:10.1016/S0141-3910(02)00372-5.
11. Ulkir O. Energy-Consumption-Based Life Cycle Assessment of Additive-Manufactured Product with Different Types of Materials // Polymers. 2023. Vol. 15. Is. 6. P. 1466. DOI: 10.3390/polym15061466.
12. Власов В. В., Исаев А. Н., Шалыгина Т. А., Воронина С. Ю. Технология получения филамента для 3D-печати из вторичного полиэтилентерефталата // Пластические массы. 2022. № 7–8. С. 48–50. EDN: ZBMSYJ.
13. Rajendran S., Scelsi L., Hodzic A., Soutis C., Al-Maadeed M. A. Environmental impact assessment of composites containing recycled plastics // Resources, Conservation and Recycling. 2012. Vol. 60. Р. 131–139. DOI: 10.1016/j.resconrec.2011.11.006.
14. International Aluminium Institute. As well as aluminium recycling, saving 95 % of the energy needed for primary aluminium production, the recycling process saves a similar percentage in greenhouse gas emissions [Электронный ресурс]. URL: https://international-aluminium.org/landing/as-well-as-aluminium-recycling-saving-95-of-the-energy-needed-for-primary-aluminium-production-the-recycling-process-saves-a-similar-percentage-in-greenhouse-gas-emissions/ (дата обращения: 09.06.2026).
15. Raabe D. Green Aluminium: The Scientific and Engineering Foundations of Sustainable Light Metals // Metallurgical Materials Science and Alloy Design. [Электронный ресурс]. URL: https://www.dierk-raabe.com/introduction-to-sustainable-aluminium/ (дата обращения: 09.06.2026).
16. Laurijssen J., Marsidi M., Westenbroek A., Worrell E., Faaij A. Paper and biomass for energy? The impact of paper recycling on energy and CO₂ emissions // Resources, Conservation and Recycling. 2010. Vol. 54. Is. 12. Р. 1208–1218. DOI: 10.1016/j.resconrec.2010.03.016.
17. Еренков О. Ю., Уманец И. Ф., Зайцева Н. Б. Новый подход к рециклингу термопластичных полимеров // Природные ресурсы Арктики и Субарктики. 2016. Т. 21. № 2. С. 72–75. URL: https://resar.elpub.ru/jour/article/view/749 (дата обращения: 09.06.2026).
18. Ibáñez-Forés V., Bovea M. D., Simón A. Life cycle assessment of ceramic tiles. Environmental and statistical analysis // The International Journal of Life Cycle Assessment. 2011. Vol. 16. Is. 9. Р. 916–928. DOI: 10.1007/s11367-011-0322-6.
19. Попова Е. А., Букреева Т. М. Получение новых функциональных материалов на основе вторичного пластика // Химия и химическая технология в XXI веке: материалы XXIV Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых имени выдающихся химиков Л. П. Кулева и Н. М. Кижнера, посвященной 85-летию со дня рождения профессора А. В. Кравцова. Т. 2. Томск: Национальный исследовательский Томский политехнический университет, 2023. С. 432–433. EDN: LBYYZS.
20. Скориков Н. Д., Страхов А. В. Использование модульного технологического комплекса переработки полимерных отходов // Экологические проблемы промышленных городов. Саратов: Амирит, 2023. С. 242–247. EDN: NXYFSY.
21. Зименко К. В., Афанасьев М. Я., Колесников М. В. Контроль динамики экструзии при трехмерной печати изделий // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2022. № 22 (5). С. 929–940. DOI: 10.17586/2226-1494-2022-22-5-929-940.
22. ГОСТ Р ИСО 14044–2021 Экологический менеджмент. Оценка жизненного цикла. Требования и рекомендации = Environmental management. Life cycle assessment. Requirements and guidelines: национальный стандарт Российской Федерации: издание официальное: утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 8 октября 2021 г. № 1100-ст: дата введения 2022-01-01. М.: ФГБУ «РСТ», 2021. IV, 54 с. [Электронный ресурс]. URL: https://protect.gost.ru/gost/details/4b5e73f8-bd5d-4191-8907-714cedd20528 (дата обращения: 08.06.2026).
23. Ulkir O., Kuncan M. Environmental Impact Assessment of FDM-Fabricated Ankle Foot Orthosis Device Using Thermoplastic Materials // J. of Materi Eng and Perform. 2026. Vol. 35. Р. 6228–6239. DOI: 10.1007/s11665-025-12137-x.