金属3D打印技术推动汽车、建筑等资源密集行业向可持续发展转变

2023年2月1日，南极熊获悉，意大利研究机构米兰理工大学（Politecnico di Milano）正在与一个大型跨国集团展开合作项目，试图通过金属3D打印提高汽车和建筑行业的资源效率。

据欧盟委员会称，拆除和建筑行业每年产生的废物占欧盟所有废物的30%。他们希望增材制造技术能够开拓一个新的时代，加强定制和优化，并使公司在钢铁生产过程中减少能源和废物。米兰理工大学的研究旨在利用新型钢铁3D打印技术，减少该行业以及汽车行业的碳足迹。

项目协调人Alper Kanyilmaz博士说："鉴于全世界每年产生的所有废物中约有三分之一来自建筑业，而钢铁材料又在建筑行业发挥着不可或缺的作用。目前可用的制造技术不容易优化，有大量的材料容易在钢板的切割和焊接过程中被浪费掉。另外，使用传统的建筑技术，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打印钢构件的机械特性测试。图片来自IMDEA。

这个研究项目将如何促进废物管理？

Kanyilmaz博士补充说："当我们谈论增材制造时，在其他行业已经有一些非常有趣的成果。例如，一些小房子正在通过混凝土增材建筑方法完成建造。钢材在打印关键部件时发挥作用，这些部件可以被整合到更大的结构中。"

ConstructAdd是一个由欧洲煤炭和钢铁研究基金资助的项目，它汇集了五个欧洲国家的企业、技术和研究机构，以提高钢铁制造业的资源效率。ConstructAdd的成立宗旨是为了证明，引入金属3D打印技术可以在整个制造过程中减少浪费，同时还可以节省约30%的能源。

Kanyilmaz博士说："ConstructAdd的主要目标是将金属3D打印技术带入建筑和汽车行业的主流。为什么呢？因为目前世界各国政府以及整个社会的目标是减少碳排放和处理废物问题。"

他进一步解释说，这些问题，特别是建筑业的主要挑战，不能轻易用传统技术来解决，只因为传统技术是为过去的问题而发明的。

全流程化的3D打印定制部件和接头消除了废金属的浪费，这些废金属通常是在用现有钢板建造部件时产生的副产品。此外，它还将使建筑公司方面实现流程优化和增加灵活性，它们将能够在现场打印某些部件，而不是依赖运输。钢材3D打印由于其在建筑业中的重要性而特别有吸引力，这要归功于其高灵活性、强度重量比、多功能性和抗拉强度等因素。

Kanyilmaz博士解释说："与其他材料相比，钢的耐久性和延展性要好得多。因此，它提供了更多的机会来制造更复杂的几何形状，可以承受更高的应力和疲劳负荷。在任何3D打印成为建筑业主流的未来，钢铁将保持这些优势。这就是在这一领域开发增材制造技术的吸引力所在。"

此外，ConstructAdd项目的合作伙伴包括马德里IMDEA材料研究所、比萨大学、亚琛工业大学、Prima IndustrieS.p.A.、BLM集团、挪威船级社、CIMOLAI SPA、VALLOUREC、MIMETE和ArcelorMittalVitry，此外还有米兰理工大学。

△3D打印的钢板。图片来自IMDEA。

增材制造能帮助废物管理吗？

树脂打印系统制造商Onulis曾推出一款名为WRAPCure的打印设备，这是一种双重用途的设备，可以自动对数字光处理（DLP）打印的部件进行后固化，并回收废旧树脂。Onulis公司最初的WRAP产品系列能立即将利用过的UV树脂转化为完全固化的塑料浆料，产生的材料可以进行数控加工，并可作为普通家庭垃圾安全处置。因此，该设备旨在为有害的废物处理技术提供一个低成本、环保的替代方案。新颖的WRAPCure保持了WRAP的所有可持续废物打印功能，同时还允许用户对DLP部件进行后期固化。

此外，可持续 3D 打印材料的开发商Filaret与爱沙尼亚当局合作，将该国海岸线上的废弃香烟重新转化为可打印的长丝。作为爱沙尼亚首都塔林地方政府计划的一部分，在城市的一些海滩沿线安装了特殊的垃圾箱，鼓励人们丢弃烟头。塔林副市长 Joosep Vimm 说：“我希望这些特殊的香烟盒将有助于减少这种广泛存在的海洋垃圾。让这个项目特别有趣的是，除了从海滩上收集烟头外，它们还将被升级为可堆肥的 3D 打印材料，从而减少塑料垃圾的问题。”

△塔林的Filaret 香烟回收箱。照片来自塔林市政府。