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，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生的廢物、低收入房主的產品需求等變量。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) 在凈零結構指導方面的專業(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構。UOW研究員兼土木、采礦、環(huán)境和建筑工程學院結構工程講師Aziz Ahmed 將領導該團隊。

△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擴展到農村和城市地區(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的所有塑料的 10%。此外，在全球產生的 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、創(chuàng)新和合作伙伴助理主任Erwin Gianchandani 說：“當今材料的生產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)的材料和產品”對我們的未來至關重要。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。