3D打印如何推动可持续环保制造
步入环保意识觉醒的制造新时代,新技术是否倒退成为焦点。3D打印因大量使用塑料及能耗问题备受诟病,部分质疑并非无稽之谈。但业界正积极探索新技术、新材料及供应链变革,力求让3D打印更可持续、更环保。以下是主要进展:
耗材回收利用

回收打印耗材不仅利于环保,也是车间或企业的良好实践。无论是打印失败件、废次品还是堆积工位的闲置物,回收再利用大有裨益。已有企业推出耗材回收套件填补市场空白,更有公司大规模清洗工业塑料实现循环。
进取者如Clean Currents,开发兼容海洋塑料的专用3D打印机,让用户边打印边净化海洋。Trimatis LLC将塑料废料转化为打印耗材,连美军都看中用废弃零件回收打印以节省运输成本、提升效能。
3devo提供耗材粉碎机和卷轴制造设备,助用户就地回收废旧塑料。将旧塑料制成颗粒的用户操作更便捷。
材料创新远不止可回收耗材与颗粒。
可持续材料与建筑应用

PLA虽可降解,但其他增材制造热塑性塑料未必如此。为何非要用不可降解塑料做耗材?研究者开发出多种创新材料,完全摒弃环保隐患,并赋予新特性。
MIT研发的抗菌3D打印纤维素耗材,有望成为医疗应用核心材料,易获FDA认证,废弃处理无负担,力学性能优异且成本低廉。
生物塑料大麻耗材亦值得关注,3D4MAKERS等公司已量产,层间粘结性能良好。
除耗材外,3D打印建筑领域涌现多种有前景材料。水泥生产排放大量温室气体(水泥业为全球第三大工业能耗源、第二大工业CO₂排放源),FICEP S3开发系统回收MJF、SLS等工艺的打印废料与后处理废料,制备混合新型混凝土。BCN项目致力将废料转化为更可持续的混合混凝土,规避传统材料痛点。
有机化合物也用于3D打印房屋,非单纯环保噱头,更能实现结构快速打印。爱沙尼亚生命科学大学与塔尔图大学试验泥炭——湿地分解植被形成的天然材料,作为地球最高效碳汇之一,能固碳助环保。泥炭作燃料已逾百年,现被开发为有机建房材料,变废为宝、助力环保。
土壤3D打印研究亦在推进,如月球风化层转化项目,探索利用更丰富的替代材料并回收旧要素创建新结构。
太阳能3D打印系统

3D打印普及将大幅增加能耗,但能源不必依赖传统化石能源。太阳能作为替代能源圣杯,虽仍在发展中,但已有企业双管齐下:用3D打印制造太阳能电池板,并直接利用太阳能驱动增材制造设备。
3D打印太阳能电池板更轻、更廉、废料更少。MJF等技术已用于打印太阳能系统。Nano Dimension在该领域表现突出,联手以色列初创企业开发可持续能源方案,甚至研发柔性电池板——传统工艺难以实现。
3D打印还能提升太阳能电池板效率。T3DP项目自2013年起由Daniel Clark领导,利用专利体积3D打印技术,旨在将太阳能电池板转化效率提升一倍,打造经济可行的3D打印太阳能电池。其研究基于钙钛矿材料,可构建更强稳定的太阳能电池。
另一路径是开发太阳能驱动3D打印机。开源技术早有布局,除环保外,还能让偏远无电地区实现增材制造。re:3D开发的Gigabot离网打印设备即利用太阳能,将增材制造带入无电区域。
数控机床