先對比3D打印機與傳統(tǒng)打印機的工作流程——與普通打印機工作原理基本一致,3D打印機與電腦連接后,通過電腦控制把打印材料層層疊加,利用光固化和紙層疊等技術(shù)將電腦中的圖案打印成成品。將計算機里的三維圖直接“打印”并制成實物,尤其在生產(chǎn)汽車或是建筑等大型物件的制造過程中,減少了組裝零件數(shù)量,并縮短了供應鏈流程。
但這位制造業(yè)的明日之星并不像人們稱道的如“環(huán)保新寵”那樣完美。
一.環(huán)保節(jié)能產(chǎn)品本身是否節(jié)能環(huán)保呢? 在質(zhì)疑任何環(huán)保產(chǎn)品之時,無一例外地需要看到產(chǎn)品的生命周期,即產(chǎn)品對環(huán)境的影響是否在制造過程中的幾個階段超出了臨界值。除了產(chǎn)品使用開采過程中的原料,如石油為燃料,其制造和冷熱加工中會對環(huán)境產(chǎn)生影響;然而我們在任何3D打印機的打印過程中不難發(fā)現(xiàn)——它作為增量技術(shù)將許多非常薄的層逐步堆積起來的形成需要制造的物體,其不計其數(shù)的支撐原料,可以以“噸”被回收,而一個噴墨3D打印機也浪費其油墨的40%-50%。
挖掘3D打印機作為環(huán)保制造技術(shù)潛力,其核心是需要打造出與眾不同和更加環(huán)保的產(chǎn)品生命周期,而3D打印機最具價值之處在于將計算機中的設計圖像直接生成,提高了產(chǎn)品的形式、功能、性能和耐用性,甚至可以想象3D印刷制造業(yè)對日后改變?nèi)蚬湶⒖s短產(chǎn)品生命周期帶來的影響。然而對于3D打印機本身來說,其產(chǎn)品生產(chǎn)本身的周期并非零污染或是零浪費。
二.3D打印機的耗電、時間和原料可否環(huán)保?
3D打印機主要來自電力供應,只要目睹過3D打印機打印全程的人都會知道,一個大小約30厘米的形狀不規(guī)則立體圓盤模型需要一臺3D打印機工作二十八半小時;對比注塑機的工業(yè)級打印機,3D打印機使用熱或激光融化塑料消耗估計有50至100倍,在打印成品同樣重量下,3D打印機則比注塑耗費更多的電能。
在整個制造過程中產(chǎn)生高度能耗外,3D印刷生產(chǎn)則嚴重依賴塑料,與注塑(傳統(tǒng)方法制造塑膠對象)不同,注塑工藝可留下極為少數(shù)的未使用的塑料原料,塑料工業(yè)級3D打印機使用粉狀或熔融聚合物打印卻留下大量未使用的原材料遺留。塑料的副作用在于材料在打印過程中有時可重新使用,但大多因材料特性的損壞卻無法回收,不得不直接丟棄。
值得慶幸的是,國外大量的技術(shù)公司已經(jīng)開始開發(fā)節(jié)能環(huán)保的3D打印原料,這點逐漸彌補了原料使用塑料造成環(huán)境影響的不足,即用鹽、水泥、木頭或水泥聚合物開發(fā)的打印材料替代原有的熱塑性塑料和感光樹脂等非環(huán)保打印材料。
三.3D打印機毒素排放是否較之一般機器有更為優(yōu)秀的表現(xiàn)?
傳統(tǒng)激光打印機使用中產(chǎn)生的臭氧比重是空氣的1.65倍;傳統(tǒng)打印機使用過程中都會泄漏墨粉粉塵,并散發(fā)出一種含有大量鐵硅粉的粉塵,打印墨水中也含有的鉛、鎘、貢等重金屬。
然而3D打印機也不會例外——3D打印機打印過程中形成的煙霧被稱為UFP(超微粒子),在與動物和人類的相關(guān)實驗中,超微粒子可影響肺功能變化、過敏性反應、血栓形成或是改變心率等。雖然一般的3D打印機形成的超微粒子不會對人體產(chǎn)生過度影響,亦在人體接受范圍內(nèi),但目前仍然無可靠研究表明,適用于家庭的3D打印機以及工業(yè)規(guī)模的3D打印機所產(chǎn)生的超微粒子分別對環(huán)境造成的真正影響,但可以肯定的是,打印機必須置于通風處且距離人體較遠的位置更為有益。
無論是Urbee今年在加拿大用3D打印機打出的全球第一輛汽車,還是在北京車庫咖啡看到的小型3D打印機和玩具成品,3D打印機著實已從概念逐漸走到我們身邊并逐漸改變我們的生活。尤其中國作為全球制造業(yè)的大國之一,3D打印技術(shù)必將廣泛應用與各個行業(yè),而減少它對環(huán)境帶來的負面影響不但取決于如何改善可再生能源供給、原材料使用,更是取決于人們對這些新技術(shù)如何適度投入使用。
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