3D打印機的三個環保挑戰：節能、功耗、毒素排放
時間：2013-08-13 10:37 來源：未知 作者：中國3d打印網 閱讀：次
先對比3D打印機與傳統打印機的工作流程——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，減少了組裝零件數量，并縮短了供應鏈流程。
但這位制造業的明日之星并不像人們稱道的如“環保新寵”那樣完美。
一.環保節能產品本身是否節能環保呢？
在質疑任何環保產品之時，無一例外地需要看到產品的生命周期，即產品對環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境產生影響；然而我們在任何3D打印機的打印過程中不難發現——它作為增量技術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打印機作為環保制造技術潛力，其核心是需要打造出與眾不同和更加環保的產品生命周期，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，提高了產品的形式、功能、性能和耐用性，甚至可以想象3D印刷制造業對日后改變全球供應鏈并縮短產品生命周期帶來的影響。然而對于3D打印機本身來說，其產品生產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生高度能耗外，3D印刷生產則嚴重依賴塑料，與注塑（傳統方法制造塑膠對象）不同，注塑工藝可留下極為少數的未使用的塑料原料，塑料工業級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，國外大量的技術公司已經開始開發節能環保的3D打印原料，這點逐漸彌補了原料使用塑料造成環境影響的不足，即用鹽、水泥、木頭或水泥聚合物開發的打印材料替代原有的熱塑性塑料和感光樹脂等非環保打印材料。
三.3D打印機毒素排放是否較之一般機器有更為優秀的表現？
傳統激光打印機使用中產生的臭氧比重是空氣的1.65倍；傳統打印機使用過程中都會泄漏墨粉粉塵，并散發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生過度影響，亦在人體接受范圍內，但目前仍然無可靠研究表明，適用于家庭的3D打印機以及工業規模的3D打印機所產生的超微粒子分別對環境造成的真正影響，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的大國之一，3D打印技術必將廣泛應用與各個行業，而減少它對環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如何適度投入使用。
但這位制造業的明日之星并不像人們稱道的如“環保新寵”那樣完美。
一.環保節能產品本身是否節能環保呢？
在質疑任何環保產品之時，無一例外地需要看到產品的生命周期，即產品對環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境產生影響；然而我們在任何3D打印機的打印過程中不難發現——它作為增量技術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打印機作為環保制造技術潛力，其核心是需要打造出與眾不同和更加環保的產品生命周期，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，提高了產品的形式、功能、性能和耐用性，甚至可以想象3D印刷制造業對日后改變全球供應鏈并縮短產品生命周期帶來的影響。然而對于3D打印機本身來說，其產品生產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生高度能耗外，3D印刷生產則嚴重依賴塑料，與注塑（傳統方法制造塑膠對象）不同，注塑工藝可留下極為少數的未使用的塑料原料，塑料工業級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，國外大量的技術公司已經開始開發節能環保的3D打印原料，這點逐漸彌補了原料使用塑料造成環境影響的不足，即用鹽、水泥、木頭或水泥聚合物開發的打印材料替代原有的熱塑性塑料和感光樹脂等非環保打印材料。
三.3D打印機毒素排放是否較之一般機器有更為優秀的表現？
傳統激光打印機使用中產生的臭氧比重是空氣的1.65倍；傳統打印機使用過程中都會泄漏墨粉粉塵，并散發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生過度影響，亦在人體接受范圍內，但目前仍然無可靠研究表明，適用于家庭的3D打印機以及工業規模的3D打印機所產生的超微粒子分別對環境造成的真正影響，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的大國之一，3D打印技術必將廣泛應用與各個行業，而減少它對環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如何適度投入使用。
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