金屬3D打印技術(shù)推動汽車、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，意大利研究機構(gòu)米蘭理工大學（Politecnico di Milano）正在與一個大型跨國集團展開合作項目，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)歐盟委員會稱，拆除和建筑行業(yè)每年產(chǎn)生的廢物占歐盟所有廢物的30%。他們希望增材制造技術(shù)能夠開拓一個新的時代，加強定制和優(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)件的機械特性測試。圖片來自IMDEA。

這個研究項目將如何促進廢物管理？

Kanyilmaz博士補充說："當我們談?wù)撛霾闹圃鞎r，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是一個由歐洲煤炭和鋼鐵研究基金資助的項目，它匯集了五個歐洲國家的企業(yè)、技術(shù)和研究機構(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)可以在整個制造過程中減少浪費，同時還可以節(jié)省約30%的能源。

Kanyilmaz博士說："ConstructAdd的主要目標是將金屬3D打印技術(shù)帶入建筑和汽車行業(yè)的主流。為什么呢？因為目前世界各國政府以及整個社會的目標是減少碳排放和處理廢物問題。"

他進一步解釋說，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，只因為傳統(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，這些廢金屬通常是在用現(xiàn)有鋼板建造部件時產(chǎn)生的副產(chǎn)品。此外，它還將使建筑公司方面實現(xiàn)流程優(yōu)化和增加靈活性，它們將能夠在現(xiàn)場打印某些部件，而不是依賴運輸。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，這要歸功于其高靈活性、強度重量比、多功能性和抗拉強度等因素。

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，它提供了更多的機會來制造更復(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。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項目的合作伙伴包括馬德里IMDEA材料研究所、比薩大學、亞琛工業(yè)大學、Prima IndustrieS.p.A.、BLM集團、挪威船級社、CIMOLAI SPA、VALLOUREC、MIMETE和ArcelorMittalVitry，此外還有米蘭理工大學。

△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，可以自動對數(shù)字光處理（DLP）打印的部件進行后固化，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，同時還允許用戶對DLP部件進行后期固化。

此外，可持續(xù) 3D 打印材料的開發(fā)商Filaret與愛沙尼亞當局合作，將該國海岸線上的廢棄香煙重新轉(zhuǎn)化為可打印的長絲。作為愛沙尼亞首都塔林地方政府計劃的一部分，在城市的一些海灘沿線安裝了特殊的垃圾箱，鼓勵人們丟棄煙頭。塔林副市長 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。讓這個項目特別有趣的是，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。