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为什么西门子,通用电气和劳斯莱斯正在转向3D打印?

  随着3D打印成为制造业的新标准,许多人已经对其环保属性进行了诗意的改造,将绿色生产革命带到了极致,最大程度地减少了浪费。
 
  事实并非如此简单。尽管现场印刷零部件或部件对某些生产技术来说可能是环保的,但在许多情况下并不比其他部件好。
 
  然而,3D打印技术几乎可以普遍适用,如果行业方向正确的话。存在最大限度发挥技术绿色潜力的清晰路径。经合组织的一份新报告“3D打印及其环境影响”  研究了该技术的可持续性影响,并提出了政策干预的首要优先事项,以解决和改善其对环境的影响。(参见“新生产革命”第5章)这些改变涉及打印机设计和操作策略的修订。
 
  绿色不是定局
 
  3D打印,也被称为增材制造,是从数字文件制作三维固体物体的过程。打印机只在需要的地方逐层添加连续的材料层,直到创建三维物体。每一层都可以看作是最终对象的薄片。3D打印技术自20世纪80年代以来就已经出现,但是在过去的十年里,关于其破坏性潜力的讨论才得到了重视。来自研究公司Statista的数据显示,2017年3D打印市场规模约为88亿美元,到2019年预计收入将达到160亿美元。
 
  尽管有许多人的假设,但3D打印本质上并不比其他制造方法更环保。事实上,它包含许多印刷方法,其中大部分会比塑料的大规模注塑造成更坏的影响,因为3D打印耗能更多,而且浪费更多。另一方面,3D打印制造技术通常比机加工(PDF)具有更小的环境足迹。
 
  一些公司正在赌3D打印的潜力,并开始实现一些环境效益。
 
  3D打印消耗更多的能量,并且往往会产生更多的浪费。另一方面,这些技术通常比传统加工具有更小的环境足迹。
 
  西门子推出的产品能够产生较少的高价值废弃物,并且可以更快,更有效地更换敏感零部件,比如用于工业燃气发动机的涡轮机,这比其他制造技术所能达到的要好。罗尔斯·罗伊斯在制造过程中实现了更低的能源强度和更高的废物回收率,并允许使用其3D打印技术进行现场维修和延长产品寿命 - 其使用3D打印机生产的部分造型无法创建另一种方式。而GE采用了3D打印实现延长的产品寿命的改善的耐久性,在产品使用期间改进的燃料效率以及产品的简化和非物质化。在2016年,它花费了10多亿美元购买了两家领先工业企业的控股权 - 理由是潜力巨大,可以降低成本。
 
  通用电气添加剂业务负责人Mohammad Ehteshami 在11月份的公司报告中说:“今天,有数百架大型飞机在世界各地的城市之间飞行,并携带着机器部件。“明天,你不需要这么做,你只需要打印你需要的东西。”
 
KURODA|黑田精工|KURODA中国
 
  这些例子是令人鼓舞的,但也是例外 - 由具有强大的环保承诺和专业知识的公司推动。在3D打印的整体环境表现方面,还有许多需要开发和理解的地方。
 
  耶鲁大学在11月份发表了一期“工业生态学杂志”,介绍了3D打印的最新研究成果,并提供了对环境,能源和健康影响的见解。通用电气是免费问题的主要资助者之一。
 
  “这个问题的研究表明,将3D打印标识为可持续制造的道路还为时过早”,“ 产业生态学杂志”的主编Reid Lifset 说。“我们需要更多地了解物质足迹,生产过程中的能源消耗,过程排放,特别是生产过程各个阶段之间的联系和衔接。”
 
  更亲切,更温和的3D打印
 
  经合组织的报告比较了多种3D打印技术在多种可持续性方面的特点,并列出了每种3D打印技术的优缺点。正如报告作者Jeremy Faludi所预测的那样,3D打印的环境特征对于理解和管理至关重要,因为它预测该技术将在未来几十年中占据主导地位。该报告提供了使3D打印更环保的具体建议,包括:
 
  减少3D打印的能源消耗:从将塑料或金属熔化成无毒的化学粘合技术的过程大幅度降低3D打印的能源需求。能源使用是造成3D打印环境影响最大的部分。
 
  最大限度地实现打印机共享:理想情况下,3D打印将遵循FedEx / Kinko的模式,而不是模拟针对文档打印机开发的每台桌面打印机场景。每台打印机部件的生态影响可能是每周生产一个部件的打印机的40倍,而在其余时间保持打开状态的打印机的生态影响比实际上每天打印部件近24小时的打印机要高出40倍。
 
  为循环经济采用可堆肥生物材料:  不可分割地印刷混合材料可能会变得越来越普遍,处理经济上的唯一方法是通过堆肥。对于某些3D打印机类型,可堆肥的生物聚合物已经存在,但选择仍然有限,最流行的生物塑料(PLA)不堆肥在大多数市政系统。对于其他打印机类型,可堆肥生物材料只是研究项目。经济合作与发展组织的报告建议发展扩大商业可用堆肥生物材料的选择,以及改善其物理性能和成本。
 
  设计一个更美好的世界
 
  3D打印机已经准备好将工业制造方法从传统技术中转移出来,从马克思主义的观点来看,它扩大了生产资料的使用范围。
 
  虽然普遍的3D打印不会像现在这样实现自然的环境效益,但是技术已经存在,如果从研究的边缘带入现状,可能会把制造转向更可持续的生产。
 
  随着增材制造行业处于十字路口,有针对性的政府和企业政策可能会在未来数十年向人类和地球带来益处,而不是重复当前制造系统的问题。3D打印可以帮助我们建立一个更美好的世界。
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点击次数:  更新时间:2018-01-08 21:18:31  【打印此页】  【关闭