NSF新項目：將塑料垃圾變成 3D 打印房屋

2023年1月24日，南極熊獲悉，作為美國國家科學基金會(NSF) 的融合加速器計劃的一部分，16 個多學科團隊將獲得 1150 萬美元的資金來推進循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展。澳大利亞國家科學機構(gòu)聯(lián)邦科學與工業(yè)研究組織(CSIRO) 也做出貢獻并將資助當?shù)匮芯咳藛T參與美國的兩個項目，其中一項項目就包括利用塑料廢料增材制造可持續(xù)家具家居。

這項促進再生式房屋建造的項目名為“循環(huán)經(jīng)濟設計——使用離網(wǎng)集裝箱式 3D 打印機和實踐學習促進本土塑料廢物二次利用”。該項目聚集了學術(shù)界、教育工作者、非營利組織等各個行業(yè)的專家，以開發(fā)可部署的凈零足跡制造系統(tǒng)，使外行用戶能夠設計和制造塑料廢物的商品，從而產(chǎn)生具有重大社會經(jīng)濟影響的可持續(xù)基礎設施。

根據(jù)項目細節(jié)，該系統(tǒng)包括一個交互式設計工具和可持續(xù)性儀表板，以幫助用戶更好地量化將垃圾廢物重新轉(zhuǎn)化為3D打印商品原料所帶來的環(huán)境影響和經(jīng)濟機會。

可持續(xù)性提升

在re:3D的帶領(lǐng)下，美國宇航局約翰遜航天中心協(xié)會工程師無國界組織的分支機構(gòu)，該團隊將利用該公司在直接從塑料廢料中進行 3D 打印的專業(yè)知識。re:3D 以其大型、工業(yè)且價格實惠（不到 9000 美元）的 Gigabot 3D 打印機而聞名，它希望通過用垃圾制造產(chǎn)品來拯救地球。該公司的開源打印機可以研磨、干燥塑料廢料并將其送入系統(tǒng)。

此外，該合作項目還將與Austin Habitat for Humanity合作，以更好地了解其運營中產(chǎn)生的廢物、低收入房主的產(chǎn)品需求等變量。其他參與者包括德克薩斯大學奧斯汀分校，它將提供工程設計和生命周期價值分析(LCA)方面的專業(yè)知識；西悉尼大學及其在可回收材料3D打印材料科學方面的經(jīng)驗；以及伍倫貢大學(UOW) 在凈零結(jié)構(gòu)指導方面的專業(yè)知識。

多年來，UOW一直在推動3D打印研究，推動醫(yī)療保健、生物打印甚至沖浪領(lǐng)域的創(chuàng)新。這個新項目將發(fā)現(xiàn)UOW團隊專注于用塑料廢物建造結(jié)構(gòu)。UOW研究員兼土木、采礦、環(huán)境和建筑工程學院結(jié)構(gòu)工程講師Aziz Ahmed 將領(lǐng)導該團隊。

△Wollongong大學 (UOW) 的 Aziz Ahmed 博士。圖片由Wollongong大學提供

談到這個獨特的機會，Ahmed說：“想象一個這樣的世界，它支持使用當?shù)厮芰蠌U物可持續(xù)制造帶家具的房屋，同時不僅將垃圾從垃圾填埋場轉(zhuǎn)移，而且創(chuàng)造就業(yè)機會和培訓代表性不足的人才。如果這個機會可以在一個模塊化的包中在全球范圍內(nèi)擴展到農(nóng)村和城市地區(qū)會怎樣？”

應對挑戰(zhàn)

塑料廢物污染是一個普遍的環(huán)境問題，其回收率僅占全球生產(chǎn)的所有塑料的 10%。此外，在全球產(chǎn)生的 70 億噸塑料垃圾中，大部分流失到環(huán)境中，或者有時被運到數(shù)千英里之外的地方進行焚燒或傾倒。

根據(jù) NSF 的說法，考慮循環(huán)經(jīng)濟的方法對于生活和工作各個方面的材料可持續(xù)設計至關(guān)重要，并且旨在通過在建筑環(huán)境、半導體、聚合物和紡織品等行業(yè)中的使用來掌握整個生命周期。

NSF 技術(shù)、創(chuàng)新和合作伙伴助理主任Erwin Gianchandani 說：“當今材料的生產(chǎn)和使用對我們的星球和人類健康來說是不可持續(xù)的。相反，創(chuàng)造環(huán)境和經(jīng)濟上可持續(xù)的材料和產(chǎn)品”對我們的未來至關(guān)重要。多層有影響力的解決方案，如 re:3D，將推進材料和制造過程的循環(huán)設計，以減少污染和浪費�！�

3D 打印建筑的核心是可持續(xù)性、更低的成本和更快的建造時間。像這樣的協(xié)作解決方案提供了協(xié)作的機會，并產(chǎn)生了超出單個實體范圍的影響。

該項目是 Convergence Accelerator 計劃“Track I”的一部分，專注于應對全球挑戰(zhàn)的可持續(xù)材料。在接下來的九個月里，團隊將確定新的團隊成員和合作伙伴以支持解決方案的可持續(xù)性，并參與 Convergence Accelerator 的實踐創(chuàng)新課程，該課程旨在指導團隊將他們的初始想法轉(zhuǎn)化為原型。課程包括以人為本的設計基礎；團隊科學；以使用為靈感的研究；早期原型設計；溝通、講故事和推銷。

在第一階段結(jié)束時，各小組將參與正式的第二階段提案和推介。然后，在超過24個月的時間里，選定的第 2 階段團隊將繼續(xù)開發(fā)解決方案，并且必須制定可持續(xù)發(fā)展計劃。