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3D打印未必节能环保 潜在风险催生新市场

发布时间:2017-08-11 09:49:55

      近来的一些研究显示,3D打印在能源消耗、有害物质排放方面,可能会面临信任危机。不过,危机亦是转机,这些潜在的风险或许会为3D打印开辟出新的市场。业者当迎难而上,在危机中迸发生机,将3D打印产业推向新的高峰。

      长期以来,3D打印技术一直以节能、环保的形象示人,仿佛选择了3D打印,便选择了绿色与健康。然而具体到生产实践中,情况恐怕并非尽皆如此。近来的一些研究显示,3D打印在能源消耗、有害物质排放方面,可能会面临信任危机。不过,危机亦是转机,这些潜在的风险或许会为3D打印产业开辟出新的市场。

      3D打印的节能往往是有条件的,即小规模生产。曾有人做过测试,一个粗细约30cm的不规则立体圆盘模型需要一台3D打印机连续工作28.5小时才能制成。与工业级注塑打印机相比,3D打印消耗的电能是注塑工艺的50至100倍。因此,只有在生产数量很少时,3D打印才会比注塑更为经济。这也是长期以来3D打印一直无法取代传统制造技术进行大规模生产的原因之一。

      除了耗能多,3D打印在耗材方面也存在浪费现象。尽管3D打印又名“增材制造”,但并非只是按需添加材料而没有无谓的损耗。例如工业级塑料3D打印机在运行过程中便会产生大量原材料遗留。这些遗留物往往因特性损坏而无法回收再利用,比起注塑工艺的损耗更为严重,且会对环境造成破坏。

      比起耗能耗材,3D打印对人类更大的负面影响在于有害物质的排放。目前,大多数的3D打印工艺仍需要对原材料进行高温加工,这一过程中,金属、塑料类的粉末释放的粒子被人或动物吸入体内,可能产生不良反应。最近,美国政府工业卫生学家会议的一篇研究报道显示,ABS、PLA、PET、尼龙等材料都会在FDM 3D打印过程中释放挥发性的有机化合物,ABS线材尤甚。这些材料的挥发物可能会刺激眼睛、鼻子和喉咙,甚至引发头痛、失调、恶心等症状。

      当然,并不是所有的3D打印工艺都对环境、人体有如此威胁。今年5月法国一组研究人员针对3D打印鞋垫的测试就表明,其对人类健康、气 候变化和资源三方面的影响均比传统鞋垫要小。但是,业界仍要正视部分3D打印技术中存在的风险,甚至从中觅得新的商机。

      既然3D打印污染、浪费的主要根源在于材料,人们便可从材料入手解决问题。针对塑料3D打印中的遗留材料破坏环境的现象,目前已有企业用盐、水泥、木头等开发环保材料,用来代替热塑性塑料等进行打印。

      3D打印对人体的威胁主要来自于设备运行产生的有害气体,而有害气体的来源往往是被高温加热的材料。如果省却了加热步骤,有害气体的排放量自然会小得多。目前学界已有不少团队致力于室温下的3D打印研究。

      美国的劳伦斯利弗莫尔国家实验室便于今年5月开发出一种3D打印透明玻璃的新技术,其原料是用玻璃颗粒的浓缩悬浮液制成的墨水,由于具有高度受控的流动性,因此可在室温下打印。又如本月初德国3D打印企业RepRap开发出一种聚氨酯新材料,具有各向同性的力学性能,能在液体状态下进行室温打印,省略了FDM 3D打印机的熔融过程。

       不过,有些3D打印材料在成型过程中无法脱离加热环节,为了降低有害气体对人体的影响,人们不得不另想办法,这便催生了又一个蓝海,即3D打印设备过滤器市场。安装在3D打印机内部的过滤器可以阻止相当一部分的有害微粒释放到外部环境中,甚至可以将其降解为安全成分。目前已有少数企业开展了此类研究,并取得了一定进展。

       随着技术的进步,节能、环保的3D打印会更加名副其实。面对自身的不足与学界的质疑,业者更当迎难而上,在危机中迸发生机,将3D打印产业推向新的高峰。