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被垃圾逼疯了?”别急,3D打印拯救你
发布日期:2019-7-8 14:30:50  已阅读 81

“你是什么垃圾?”

      这一直击灵魂深处的拷问,据说已经成了上海小伙伴们的日常。近期网上关于垃圾分类的段子一波又一波,“被逼疯了的上海居民”更是频繁登上微博热搜话题。这一切源于7月1日正式实施的《上海市生活垃圾管理条例》,规定今后扔垃圾要定时定点,并且要严格分为有害垃圾、可回收物、湿垃圾、干垃圾几大类去扔。于是,最近的上海人不谈股票和房价了,甚至不谈男女朋友,一门心思扑在垃圾上……

如今,垃圾分类成为新时尚,不久后这一政策将普及全国更多城市。

       除了生活垃圾外,工业垃圾对环境的影响更加不可小觑。据环保部2016年11月发布的《2016年全国大、中城市固体废物污染环境防治年报》,2015年,全国244个大、中城市一般工业固体废物产生量为19.1亿吨,并随工业生产的发展,工业废物数量还在逐年增加。难以想象,未来每年还有多少工业垃圾正在危害我们的环境。

那么,问题来了,3D打印与环保有什么关系呢?

      传统制造技术中最常见的一种是“减法制造”。最常见的减法制造形式是数控加工。减法工序制造零件必然产生多余的材料,起始块或“工件”必须大于最后一部分,因为工具最终会将其切割成符合尺寸的零件,所有被切下来的东西都变成了废物。

     增材制造(AM),相对于传统的、对原材料去除-切削、组装的加工模式不同,是一种“自下而上”通过材料累加的制造方法,从无到有。FDM打印技术(又称熔融沉积)是常用增材制造技术之一,以热塑性成形材料丝为材料,材料丝通过加热器的挤压头熔化成半液态,通过喷嘴挤出层层成型。

       首先,从轻量化角度出发,3D打印和增材制造可以优化几何形状并创造轻质部件,从而减少制造过程中的材料消耗和使用中的能量消耗。这种方法有助于最大限度地减少生产中的过度浪费。相比于传统生产工艺,3D打印大大减少生产所需的材料,节约资源。一个比较现实的案例是航空工业领域的结构件,在传统机加工环境下,一些钛合金结构件甚至需要高达70%以上的大余量材料去除,根据市场观察,3D打印技术甚至给这一领域的锻造技术带来了冲击,加工周期的大幅缩短、材料利用率的大幅提高、低碳环保的制造方式等都成为航空结构件制造的新发展方向。

       波音在2017年就采用了Norsk Titanium生产的Ti-6Al-4V钛合金结构件。这些3D打印的钛合金结构件被安装在波音787 Dreamliner飞机中,承受飞行中机身的压力。钛合金也是一种昂贵且难加工的材料,3D打印钛合金结构件,可以最终为每架波音的Dreamliner飞机节省200万美元-300万美元的成本。

相对于传统加工方式的大量切除工作,浪费昂贵材料等缺陷,3D打印无疑是更优质的解决方案。

      其次,从按需生产的层面看,3D打印和增材制造能够仅使用创建零件所需的材料,确保浪费非常小,由于能够按需创建备件,减少了库存浪费。对于人力,电力等能源方面也可降低使用,做到节约。

       通过增材制造,从最初设计到投产的时间比研磨或焊接的速度快40%到90%。3D打印部件通过CAD数据直接进行按需生产,从而加快迭代和设计更新。通常需要组装的多个组件可以制造成一个整体。传统的夹具和固定装置,以较少的组件和更多的功能加以重新设计,节省时间,减少构建后的工作量,并简化了材料清单。另外,数字设计文件具备了可用部件的虚拟库存,可按需打印。随着汽车设计的变化,制造商可以快速调整和生产新工具,节省存储、仓库成本和空间。

通过以上案例不难看出,3D打印和增材制造提高原材料的利用效率,避免浪费,使其可能成为更环保的加工方式。

       在政策的指引下,生活垃圾分类正如火如荼的进行;而在工业领域,从某种意义上讲,3D打印和增材制造是制造业的未来。与传统的制造生产方法相比,增材制造是一个已经最大限度减少浪费的过程。未来将为工业废物的减少和再利用提供更多助力。

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