金屬3D打印技術(shù)推動(dòng)汽車、建筑等資源密集行業(yè)向可持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)變

2023年2月1日，南極熊獲悉，意大利研究機(jī)構(gòu)米蘭理工大學(xué)（Politecnico di Milano）正在與一個(gè)大型跨國(guó)集團(tuán)展開合作項(xiàng)目，試圖通過金屬3D打印提高汽車和建筑行業(yè)的資源效率。

據(jù)歐盟委員會(huì)稱，拆除和建筑行業(yè)每年產(chǎn)生的廢物占?xì)W盟所有廢物的30%。他們希望增材制造技術(shù)能夠開拓一個(gè)新的時(shí)代，加強(qiáng)定制和優(yōu)化，并使公司在鋼鐵生產(chǎn)過程中減少能源和廢物。米蘭理工大學(xué)的研究旨在利用新型鋼鐵3D打印技術(shù)，減少該行業(yè)以及汽車行業(yè)的碳足跡。

項(xiàng)目協(xié)調(diào)人Alper Kanyilmaz博士說："鑒于全世界每年產(chǎn)生的所有廢物中約有三分之一來自建筑業(yè)，而鋼鐵材料又在建筑行業(yè)發(fā)揮著不可或缺的作用。目前可用的制造技術(shù)不容易優(yōu)化，有大量的材料容易在鋼板的切割和焊接過程中被浪費(fèi)掉。另外，使用傳統(tǒng)的建筑技術(shù)，大量的材料被用在不需要的地方，或者被放置在不必要的地方。"

△3D打印鋼構(gòu)件的機(jī)械特性測(cè)試。圖片來自IMDEA。

這個(gè)研究項(xiàng)目將如何促進(jìn)廢物管理？

Kanyilmaz博士補(bǔ)充說："當(dāng)我們談?wù)撛霾闹圃鞎r(shí)，在其他行業(yè)已經(jīng)有一些非常有趣的成果。例如，一些小房子正在通過混凝土增材建筑方法完成建造。鋼材在打印關(guān)鍵部件時(shí)發(fā)揮作用，這些部件可以被整合到更大的結(jié)構(gòu)中。"

ConstructAdd是一個(gè)由歐洲煤炭和鋼鐵研究基金資助的項(xiàng)目，它匯集了五個(gè)歐洲國(guó)家的企業(yè)、技術(shù)和研究機(jī)構(gòu)，以提高鋼鐵制造業(yè)的資源效率。ConstructAdd的成立宗旨是為了證明，引入金屬3D打印技術(shù)可以在整個(gè)制造過程中減少浪費(fèi)，同時(shí)還可以節(jié)省約30%的能源。

Kanyilmaz博士說："ConstructAdd的主要目標(biāo)是將金屬3D打印技術(shù)帶入建筑和汽車行業(yè)的主流。為什么呢？因?yàn)槟壳笆澜绺鲊?guó)政府以及整個(gè)社會(huì)的目標(biāo)是減少碳排放和處理廢物問題。"

他進(jìn)一步解釋說，這些問題，特別是建筑業(yè)的主要挑戰(zhàn)，不能輕易用傳統(tǒng)技術(shù)來解決，只因?yàn)閭鹘y(tǒng)技術(shù)是為過去的問題而發(fā)明的。

全流程化的3D打印定制部件和接頭消除了廢金屬的浪費(fèi)，這些廢金屬通常是在用現(xiàn)有鋼板建造部件時(shí)產(chǎn)生的副產(chǎn)品。此外，它還將使建筑公司方面實(shí)現(xiàn)流程優(yōu)化和增加靈活性，它們將能夠在現(xiàn)場(chǎng)打印某些部件，而不是依賴運(yùn)輸。鋼材3D打印由于其在建筑業(yè)中的重要性而特別有吸引力，這要?dú)w功于其高靈活性、強(qiáng)度重量比、多功能性和抗拉強(qiáng)度等因素。

Kanyilmaz博士解釋說："與其他材料相比，鋼的耐久性和延展性要好得多。因此，它提供了更多的機(jī)會(huì)來制造更復(fù)雜的幾何形狀，可以承受更高的應(yīng)力和疲勞負(fù)荷。在任何3D打印成為建筑業(yè)主流的未來，鋼鐵將保持這些優(yōu)勢(shì)。這就是在這一領(lǐng)域開發(fā)增材制造技術(shù)的吸引力所在。"

此外，ConstructAdd項(xiàng)目的合作伙伴包括馬德里IMDEA材料研究所、比薩大學(xué)、亞琛工業(yè)大學(xué)、Prima IndustrieS.p.A.、BLM集團(tuán)、挪威船級(jí)社、CIMOLAI SPA、VALLOUREC、MIMETE和ArcelorMittalVitry，此外還有米蘭理工大學(xué)。

△3D打印的鋼板。圖片來自IMDEA。

增材制造能幫助廢物管理嗎？

樹脂打印系統(tǒng)制造商Onulis曾推出一款名為WRAPCure的打印設(shè)備，這是一種雙重用途的設(shè)備，可以自動(dòng)對(duì)數(shù)字光處理（DLP）打印的部件進(jìn)行后固化，并回收廢舊樹脂。Onulis公司最初的WRAP產(chǎn)品系列能立即將利用過的UV樹脂轉(zhuǎn)化為完全固化的塑料漿料，產(chǎn)生的材料可以進(jìn)行數(shù)控加工，并可作為普通家庭垃圾安全處置。因此，該設(shè)備旨在為有害的廢物處理技術(shù)提供一個(gè)低成本、環(huán)保的替代方案。新穎的WRAPCure保持了WRAP的所有可持續(xù)廢物打印功能，同時(shí)還允許用戶對(duì)DLP部件進(jìn)行后期固化。

此外，可持續(xù) 3D 打印材料的開發(fā)商Filaret與愛沙尼亞當(dāng)局合作，將該國(guó)海岸線上的廢棄香煙重新轉(zhuǎn)化為可打印的長(zhǎng)絲。作為愛沙尼亞首都塔林地方政府計(jì)劃的一部分，在城市的一些海灘沿線安裝了特殊的垃圾箱，鼓勵(lì)人們丟棄煙頭。塔林副市長(zhǎng) Joosep Vimm 說：“我希望這些特殊的香煙盒將有助于減少這種廣泛存在的海洋垃圾。讓這個(gè)項(xiàng)目特別有趣的是，除了從海灘上收集煙頭外，它們還將被升級(jí)為可堆肥的 3D 打印材料，從而減少塑料垃圾的問題�！�

△塔林的Filaret 香煙回收箱。照片來自塔林市政府。