首先对比3D打印机与传统打印机的工作流程——与普通打印机工作原理基本一致,3D打印机与电脑连接后,通过电脑控制把打印材料层层叠加,利用光固化和纸层叠等技术将电脑中的图案打印成成品。将计算机里的三维图直接“打印”并制成实物,尤其在生产汽车或是建筑等大型物件的制造过程中,减少了组装零件数量,并缩短了供应链流程。
但这位制造业的明日之星并不像人们称道的如“环保新宠”那样完美。
尽管3D打印正在日益受到设计公司与制造商的重视,但必须搞清楚,它会给环境带来什么影响。实际上,目前有关3D打印的各种说法,描述的都是种种美好景象。
正如IBM全球企业咨询服务部(Global Business Services)去年夏天发表的一份报告所言,3D或附加制造可能减少材料浪费、降低运输成本并可能为电子产业实现三赢创造条件:更有效率的设计,更轻的产品,更短的产品设计周期。
所有这些都显得非常美妙,如果梦想成真,3D打印将改变设计公司、OEM和供应链专业人士的思维与行动方式。然而,我们不能忽视3D工程、原型制造、供应链、物流和生产活动等方面令人讨厌的一些事情。如果你真正深入研究3D打印,有些问题就会冒出来,尤其是对于环境的近期影响。
IBM在上述报告中表示:“不是所有适合打印的材料都是可以生物降解的。”已经有广泛报道,3D打印机与相关产品依赖塑料细丝,而许多细丝都在打印过程中浪费掉了,最终进入全球各地的垃圾填埋场。
但是,IBM称近期这种情况将会改变。“虽然不是所有材料都可以用于3D打印,但目前支持大约30种工业塑料、树脂、金属和生物材料,预计10年后导电材料、绝缘材料和环保聚合物将可以打印。”
此外,3D打印机的碳足迹并不小。美国加州大学伯克利分校上月报告了Jeremy Faludi的研究成果。Jeremy Faludi是一名可持续设计策略师,正在攻读机械工程博士学位。Jeremy Faludi发现,3D打印机“对于环境的影响,可能堪比甚至大于标准制造工艺。一切取决于所生产的产品以及所使用的打印机类型。”
这些设备使用的电能也多于传统机器,而且打印过程的环保情况也不是特别令人满意。Fast Company在1月份报告称,维持打印机运行和让塑料材料融化需要大量能量。“对于3D打印机保持全天运行的设计公司来说,打印出来的每件东西的碳足迹都很大。”
最终,3D打印的潜在优点可能盖过这些潜在缺点。但我们不要天真地以为不必为此付出任何代价。将来的某个时候,有人会询问3D打印与标准制造工艺相比到底如何,这个人可能是一名环保消费者,也可能是公司里面的社会责任主管。那时候,供应链中的某个人必须回答这个问题。你会如何回答呢?
3D打印生产严重依赖塑料,与注塑(传统方法制造塑胶对象)不同,注塑工艺可留下极为少数的未使用的塑料原料,塑料工业级3D打印机使用粉状或熔融聚合物打印却留下大量未使用的原材料遗留。塑料的副作用在于材料在打印过程中有时可重新使用,但大多因材料特性的损坏却无法回收,不得不直接丢弃。
值得庆幸的是,国外大量的技术公司已经开始开发节能环保的3D打印原料,这点逐渐弥补了原料使用塑料造成环境影响的不足,即用盐、水泥、木头或水泥聚合物开发的打印材料替代原有的热塑性塑料和感光树脂等非环保打印材料。
传统激光打印机使用中产生的臭氧比重是空气的1.65倍;传统打印机使用过程中都会泄漏墨粉粉尘,并散发出一种含有大量铁硅粉的粉尘,打印墨水中也含有的铅、镉、贡等重金属。
然而3D打印机也不会例外——3D打印机打印过程中形成的烟雾被称为UFP(超微粒子),在与动物和人类的相关实验中,超微粒子可影响肺功能变化、过敏性反应、血栓形成或是改变心率等。虽然一般的3D打印机形成的超微粒子不会对人体产生过度影响,亦在人体接受范围内,但目前仍然无可靠研究表明,适用于家庭的3D打印机以及工业规模的3D打印机所产生的超微粒子分别对环境造成的真正影响,但可以肯定的是,打印机必须置于通风处且距离人体较远的位置更为有益。
3D打印机着实已从概念逐渐走到我们身边并逐渐改变我们的生活。尤其中国作为全球制造业的大国之一,3D打印技术必将广泛应用与各个行业,而减少它对环境带来的负面影响不但取决于如何改善可再生能源供给、原材料使用,更是取决于人们对这些新技术如何适度投入使用。
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