隨著3D打印成為制造業的新標準,許多人已經對其環保屬性進行了詩意的改造,將綠色生產革命帶到了*致,*大程度地減少了浪費。
事實并非如此簡單。盡管現場印刷零部件或部件對某些生產技術來說可能是環保的,但在許多情況下并不比其他部件好。
然而,3D打印技術幾乎可以普遍適用,如果行業方向正確的話。存在*大限度發揮技術綠色潛力的清晰路徑。經合組織的*份新報告“3D打印及其環境影響” 研究了該技術的可持續性影響,并提出了政策干預的*要優*事項,以解決和改善其對環境的影響。(參見“新生產革命”*5章)這些改變涉及打印機設計和操作策略的修訂。
綠色不是定局
3D打印,也被稱為增材制造,是從數字文件制作三維固體物體的過程。打印機只在需要的地方逐層添加連續的材料層,直到創建三維物體。每*層都可以看作是*終對象的薄片。3D打印技術自20世紀80年代以來就已經出現,但是在過去的十年里,關于其破壞性潛力的討論才得到了重視。來自研究公司Statista的數據顯示,2017年3D打印市場規模約為88億美元,到2019年預計收入將達到160億美元。
盡管有許多人的假設,但3D打印本質上并不比其他制造方法更環保。事實上,它包含許多印刷方法,其中大部分會比塑料的大規模注塑造成更壞的影響,因為3D打印耗能更多,而且浪費更多。另*方面,3D打印制造技術通常比機加工(PDF)具有更小的環境足跡。
*些公司正在賭3D打印的潛力,并開始實現*些環境效益。
3D打印消耗更多的能量,并且往往會產生更多的浪費。另*方面,這些技術通常比傳統加工具有更小的環境足跡。
西門子推出的產品能夠產生較少的高價值廢棄物,并且可以更快,更有效地更換敏感零部件,比如用于工業燃氣發動機的渦輪機,這比其他制造技術所能達到的要好。羅爾斯·羅伊斯在制造過程中實現了更低的能源強度和更高的廢物回收率,并允許使用其3D打印技術進行現場維修和延長產品壽命 - 其使用3D打印機生產的部分造型無法創建另*種方式。而GE采用了3D打印實現延長的產品壽命的改善的耐久性,在產品使用期間改進的燃料效率以及產品的簡化和非物質化。在2016年,它花費了10多億美元購買了兩***工業企業的控股權 - 理由是潛力巨大,可以降低成本。
通用電氣添加劑業務負責人Mohammad Ehteshami 在11月份的公司報告中說:“今天,有數百架大型飛機在**各地的城市之間飛行,并攜帶著機器部件。“明天,你不需要這么做,你只需要打印你需要的東西。”
這些例子是令人鼓舞的,但也是例外 - 由具有強大的環保承諾和專業知識的公司推動。在3D打印的整體環境表現方面,還有許多需要開發和理解的地方。
耶魯大學在11月份發表了*期“工業生態學雜志”,介紹了3D打印的*新研究成果,并提供了對環境,能源和健康影響的見解。通用電氣是免費問題的主要資助者之*。
“這個問題的研究表明,將3D打印標識為可持續制造的道路還為時過早”,“ 產業生態學雜志”的主編Reid Lifset 說。“我們需要更多地了解物質足跡,生產過程中的能源消耗,過程排放,特別是生產過程各個階段之間的聯系和銜接。”
更親切,更溫和的3D打印
經合組織的報告比較了多種3D打印技術在多種可持續性方面的特點,并列出了每種3D打印技術的優缺點。正如報告作者Jeremy Faludi所預測的那樣,3D打印的環境特征對于理解和管理至關重要,因為它預測該技術將在未來幾十年中占據主導地位。該報告提供了使3D打印更環保的具體建議,包括:
減少3D打印的能源消耗:從將塑料或金屬熔化成無毒的化學粘合技術的過程大幅度降低3D打印的能源需求。能源使用是造成3D打印環境影響*大的部分。
*大限度地實現打印機共享:理想情況下,3D打印將遵循FedEx / Kinko的模式,而不是模擬針對文檔打印機開發的每臺桌面打印機場景。每臺打印機部件的生態影響可能是每周生產*個部件的打印機的40倍,而在其余時間保持打開狀態的打印機的生態影響比實際上每天打印部件近24小時的打印機要高出40倍。
為循環經濟采用可堆肥生物材料: 不可分割地印刷混合材料可能會變得越來越普遍,處理經濟上的唯*方法是通過堆肥。對于某些3D打印機類型,可堆肥的生物聚合物已經存在,但選擇仍然有限,*流行的生物塑料(PLA)不堆肥在大多數市政系統。對于其他打印機類型,可堆肥生物材料只是研究項目。經濟合作與發展組織的報告建議發展擴大商業可用堆肥生物材料的選擇,以及改善其物理性能和成本。
設計*個更美好的**
3D打印機已經準備好將工業制造方法從傳統技術中轉移出來,從馬克思主義的觀點來看,它擴大了生產資料的使用范圍。
雖然普遍的3D打印不會像現在這樣實現自然的環境效益,但是技術已經存在,如果從研究的邊緣帶入現狀,可能會把制造轉向更可持續的生產。
隨著增材制造行業處于十字路口,有針對性的政府和企業政策可能會在未來數十年向人類和地球帶來益處,而不是重復當前制造系統的問題。3D打印可以幫助我們建立*個更美好的**。