原标题: 3D打印，如何让设计制造更环保？

图片说明：3D打印

　　全国两会前夕，工信部正式发布《国家增材制造产业发展推进计划（2015-2016年）》（以下简称《推进计划》）。该计划提出，3D打印的发展目标为：到2016年，我国将初步建立较为完善的增材制造（俗称“3D打印”）产业体系，整体技术水平保持与国际同步。

　　首份“国家计划”，令国内3D打印行业欢欣鼓舞，同样“笑”了的还有环保行业。日前，TCT亚洲峰会首次在上海举行，会上所展出的3D打印技术，也预示着这项高新技术与环保产业的融合愈加密切。

　　国家计划对标国际水平

　　《推进计划》要求，在产业化方面，3D打印产业销售收入要实现年均增速30%以上的快速增长，形成两三家具有较强国际竞争力的3D打印企业。在行业应用上，3D打印要成为航空航天等高端装备制造及修复领域的重要技术手段，初步成为产品研发设计、创新创意及个性化产品的实现手段，以及新药研发、临床诊断与治疗的工具，在全国形成一批应用示范中心或基地。

　　在世界3D打印技术产业联盟秘书长罗军看来：“该《推进计划》对3D打印行业最主要的影响是增加了大家的信心，之前3D打印都是民间自发推动，现在上升到了政府层面，表达了政府高层及产业主管部门对3D打印行业的认可和重视。”

　　一直以来，3D打印材料被视为产业瓶颈之一。为此，《推进计划》鼓励优势材料生产企业从事3D打印专用材料研发和生产，针对航空航天、汽车、文化创意、生物医疗等领域的重大需求，突破一批3D打印专用材料。到2016年，基本实现钛合金、高强钢、部分耐高温高强度工程塑料等专用材料的自主生产，满足产业发展和应用的需求。

　　罗军表示，在材料领域，将有更多企业介入，材料种类将显著增加，成本在未来三五年可能大幅下降。

　　同时，《推进计划》提出将大力推进应用示范，包括着重解决金属材料3D打印在航空航天领域应用问题，在具备条件的情况下，在国防军工其他领域予以扩展；　以及完善个性化3D打印医疗器械在产品分类、临床验证、产品注册、市场准入等方面的政策法规。

　　对行业企业而言，这份国家计划期盼已久。“这份政策层面的指导性文件，超出我们的预期，足以看到了国家对3D行业的重视。虽然具体怎么落实，如何推进等细节问题还看不出，但有一点很明显：3D行业在未来制造行业具有不可取代的作用。”国际3D打印巨头　Stratasys　大中华区总经理汪祥艮先生表示，在制造领域的价值未来潜力很明确，尤其提到航空航天、军工、汽车制造、医疗等领域，符合行业应用的未来趋势。

　　3D打印减少碳排放

　　传统制造业往往是污染和浪费的代名词，而3D打印则能有效地减少制作过程中所产生的垃圾和二氧化碳，从而给环境带来积极的影响。

　　3D打印，如何让制造领域更加环保？美国密歇根教授约书亚·皮尔斯日前发布的一份报告称，3D打印直接应用于制造领域不仅便宜，也更环保。他发现，一个基本的3D打印机制作的项目比用传统工艺生产要减少41％-64％的能量，同时还可以节省原材料的使用，比如有些模具用传统工艺生产通常是实心的，而3D打印可以制造出部分甚至完全中空的模具。

　　“这种生产方式使用的材料几乎没有浪费，既节省成本，又带来环境效益；还能够实现产品生产本土化，减少运输需求，客户只需为‘制图’付费，并在当地打印出需要的产品，这样便减少了长途运输需求及温室气体排放。”在TMT展览会上，Stratasys展台前的技术人员向观众演示说。

　　记者看到，Stratasys的工作人员演示将计算机上的三维图像数据发送至3D打印机：把计算机里的三维图像直接“打印”制作成实物，这就是3D打印机的功能。它与普通打印机工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。整个生产制作过程有点像搭积木：材料逐层添加，直至最终成型。

　　据介绍，Stratasys现在生产的3D打印机主要应用于设计研发与快速制造。“很长一段时间内，3D打印机主要应用于设计研发，但随着技术的成熟、成本的降低，越来越多的领域开始应用3D打印技术直接进行终端产品的制造。”目前，Stratasys　为各行各业提供3D　打印解决方案、优化传统制造流程，客户包括航空航天、汽车、医疗与牙科，到教育、日用消费品与消费类电子等领域。此次展会上，Stratasys展出了其全系列3D打印机产品——灵感系列、创造系列、制造系列和牙科系列，以及业内最广泛的3D 打印材料。

　　能否引领建筑环保风

　　当3D打印迎来大发展，废旧行业也已蓄势待发。

　　2014年4月，上海盈创装饰公司，在位于上海的张江高新青浦园区内打印了10幢一至两层的毛坯新房。整个打印过程，只需要一张图纸、一台电脑、就地取材制造的足够“油墨”，就可以在24小时内打印出10幢200平方米建筑。

　　时隔不到一年，上海盈创装饰公司的这项技术更加成熟，并且有了新的作品。近期，在江苏省一个工业园区内展出一幢五层高楼，这是该公司使用3D打印机建造出的世界首套3D 打印别墅，也是迄今为止最高的3D打印楼房。打印出这些楼房的打印机高21英尺(约6.4米)，宽32英尺(约9.8米)，长500英尺(约152.4米)。

　　值得关注的是，打印耗材主要是可回收建筑垃圾、玻璃、钢筋以及水泥等。“3D打印房屋的优势，首先就是成本大幅降低。”盈创装饰董事长马义介绍称，目前打印一套房子成本要10万英镑(近100万元人民币)，虽然不菲，但比同样的普通建造的房子便宜了很多。

　　另外在环保方面，建筑行业普遍存在碳排放量过高的情况，但是使用3D打印技术，废料、垃圾等都可以循环再利用。另外，3D打印建筑还减少了建筑工人接触有害材料的危险。

　　业内认为，3D打印建筑的环保意义不小，因为过程中不产生任何扬尘和建筑垃圾，可节约建筑材料30%至60%，工期缩短50%至70%，建筑成本可至少节省50%以上，还可以将城市所有建筑垃圾经过处理回收到建筑中去，使建筑更加环保、节能、耐久。

　　“未来这项新的3D打印建筑技术还将继续优化，朝着更干净、更简单、噪音更小的方向发展。”马义表示。

　　废旧塑料攀上高新技术

　　当下，塑料是最普及的打印材料，随着3D 打印高新技术的普及，废旧塑料迎来新的发展空间。

　　“相较于其他原料来说，塑料的各项参数较为符合三维打印技术，同时塑料的可塑性较高，比其他类型的原料更容易操作，所以现在很多采用3D打印的模型都是用的这种原料。”罗军分析认为，就目前情况来说，3D打印技术如果采取专业生产的塑料，可能将会耗费较多费用。而来自世界各国的专家研究发现，将废旧塑料重新利用也可以达到同样的打印效果。

　　攀上现代化的3D打印技术，废塑料有望在高新技术行业发挥巨大作用。废旧塑料成为打印材料，不仅为我国印刷行业提供了新的材料，还避免了原来处理塑料的金钱。对于那些生产型企业来说，也能从废旧塑料获取一些额外的利润，可谓一举多得。

　　由于3D印刷基本都是按需取材，使用的材料主要有塑料长丝、金属粉末或碳纤维等，甚至还有一些采用熔融沉积造型技术的打印机可利用可降解塑料来进行生产，因此大大减少了材料浪费。除此之外，3D印刷技术可以让人们更方便地生产出替代零件，从而延长整个产品的使用寿命，避免其在出现零件故障的时候就被扔掉。

　　“以前很多产品都需要跨越千山万水才能到达最终目的地。而有了3D印刷技术之后，这些产品的生产和装备工作都可以在当地完成。人们只需要运输原材料就可以了，而且这些原材料所占的空间要远远小于成品。”罗军指出。

　　但也有研究表明，3D打印机本身也存在着一些不够环保的因素。比如一台3D打印机，通常会浪费40%-45%的墨水。如果打印机用完后没有及时关闭，也会耗掉比平时更多的电。随着3D打印机的普及，打印机制造商也应该想办法如何解决这些问题。

　　有专家认为，3D打印环保便捷、利国利民，国家出台《推进计划》预示着3D产业将迎来高速发展，但行业内的实施细则还需研究，同时还需要加强人才培养和引进，加大资源利用的研究力度，让更多的原材料加入进来，变废为宝，实现再生资源的循环利用。

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