NSF新项目：将塑料垃圾变成 3D 打印房屋

2023年1月24日，南极熊获悉，作为美国国家科学基金会(NSF) 的融合加速器计划的一部分，16 个多学科团队将获得 1150 万美元的资金来推进循环经济发展。澳大利亚国家科学机构联邦科学与工业研究组织(CSIRO) 也做出贡献并将资助当地研究人员参与美国的两个项目，其中一项项目就包括利用塑料废料增材制造可持续家具家居。

这项促进再生式房屋建造的项目名为“循环经济设计——使用离网集装箱式 3D 打印机和实践学习促进本土塑料废物二次利用”。该项目聚集了学术界、教育工作者、非营利组织等各个行业的专家，以开发可部署的净零足迹制造系统，使外行用户能够设计和制造塑料废物的商品，从而产生具有重大社会经济影响的可持续基础设施。

根据项目细节，该系统包括一个交互式设计工具和可持续性仪表板，以帮助用户更好地量化将垃圾废物重新转化为3D打印商品原料所带来的环境影响和经济机会。

可持续性提升

在re:3D的带领下，美国宇航局约翰逊航天中心协会工程师无国界组织的分支机构，该团队将利用该公司在直接从塑料废料中进行 3D 打印的专业知识。re:3D 以其大型、工业且价格实惠（不到 9000 美元）的 Gigabot 3D 打印机而闻名，它希望通过用垃圾制造产品来拯救地球。该公司的开源打印机可以研磨、干燥塑料废料并将其送入系统。

此外，该合作项目还将与Austin Habitat for Humanity合作，以更好地了解其运营中产生的废物、低收入房主的产品需求等变量。其他参与者包括德克萨斯大学奥斯汀分校，它将提供工程设计和生命周期价值分析(LCA)方面的专业知识；西悉尼大学及其在可回收材料3D打印材料科学方面的经验；以及伍伦贡大学(UOW) 在净零结构指导方面的专业知识。

多年来，UOW一直在推动3D打印研究，推动医疗保健、生物打印甚至冲浪领域的创新。这个新项目将发现UOW团队专注于用塑料废物建造结构。UOW研究员兼土木、采矿、环境和建筑工程学院结构工程讲师Aziz Ahmed 将领导该团队。

△Wollongong大学 (UOW) 的 Aziz Ahmed 博士。图片由Wollongong大学提供

谈到这个独特的机会，Ahmed说：“想象一个这样的世界，它支持使用当地塑料废物可持续制造带家具的房屋，同时不仅将垃圾从垃圾填埋场转移，而且创造就业机会和培训代表性不足的人才。如果这个机会可以在一个模块化的包中在全球范围内扩展到农村和城市地区会怎样？”

应对挑战

塑料废物污染是一个普遍的环境问题，其回收率仅占全球生产的所有塑料的 10%。此外，在全球产生的 70 亿吨塑料垃圾中，大部分流失到环境中，或者有时被运到数千英里之外的地方进行焚烧或倾倒。

根据 NSF 的说法，考虑循环经济的方法对于生活和工作各个方面的材料可持续设计至关重要，并且旨在通过在建筑环境、半导体、聚合物和纺织品等行业中的使用来掌握整个生命周期。

NSF 技术、创新和合作伙伴助理主任Erwin Gianchandani 说：“当今材料的生产和使用对我们的星球和人类健康来说是不可持续的。相反，创造环境和经济上可持续的材料和产品”对我们的未来至关重要。多层有影响力的解决方案，如 re:3D，将推进材料和制造过程的循环设计，以减少污染和浪费。”

3D 打印建筑的核心是可持续性、更低的成本和更快的建造时间。像这样的协作解决方案提供了协作的机会，并产生了超出单个实体范围的影响。

该项目是 Convergence Accelerator 计划“Track I”的一部分，专注于应对全球挑战的可持续材料。在接下来的九个月里，团队将确定新的团队成员和合作伙伴以支持解决方案的可持续性，并参与 Convergence Accelerator 的实践创新课程，该课程旨在指导团队将他们的初始想法转化为原型。课程包括以人为本的设计基础；团队科学；以使用为灵感的研究；早期原型设计；沟通、讲故事和推销。

在第一阶段结束时，各小组将参与正式的第二阶段提案和推介。然后，在超过24个月的时间里，选定的第 2 阶段团队将继续开发解决方案，并且必须制定可持续发展计划。