0 引言
3D打印技术(又称为增材制造技术,快速成型技术)作为一种快速发展中的制造技术,正在逐步进人各个领域,并发挥着重要的作用。而在能源和环境不断出现危机的今天,绿色的理念深人人心,“绿色制造”正在逐步地改变和融合现代的传统制造业。相比于传统的制造技术,3D打印技术延伸出了不同的发展方向,不仅能更好地适应国家的政策,也更能符合现代绿色的理念,在绿色制造行业中以一种不可阻挡的优胜趋势发展着,并将以其独有的特点抢占未来制造业的最高点。
1 现代3D打印技术
1. 1 技术定位
3D打印技术是近年来兴起的,并且也备受国家关注和业内外人士广泛看好的新型高科技三维打印技术。该技术以数字模型文件为基础,将金属或塑料等可黏合材料以粉末状形式黏合,通过逐层打印的方法,来实现二维数据转化为3D立体实物的可能。由于3D打印技术本身所使用的构物形式,使其具有零排放、零浪费的特性。因此3D打印也属于一种增材技术。另外,3D打印技术也具有私人性、更个性化的优点。
1. 2 工艺及材料
关于3D打印技术的工艺及其材料,主要可以概括为三个方面:1)金属增材制造专用材料。主要应用于航天航空领域高性能、难加工零部件与模具的直接制造;2)非金属增材制造专用材料。主要应用于航天航空方面,却只应用于模具的开发,个性化产品的创作方面;3 )医用增材制造专用材料。主要应用于医学领域,因为某些材料于人体中使用时,不具有抗性反映。
2 绿色制造
2. 1 背景简介
绿色制造,又称环境意识制造、面向环境的制造等。它是一个综合考虑环境影响和资源效益的现代化制造模式,使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中,符合环境保护要求,对生态环境无害或危害极少,节约资源和能源,使资源利用率最高,能源消耗最低。
目前,工信部和工程院联合研究显示,我国工业仍是消耗能源资源和产生排放的主要领域。工业能效、水效与发达国家仍有差距。其中钢铁行业国内平均能效水平与国际先进水平相比落后6%~7%,建材落后10%左右,石化化工落后10%~20%。
中国虽为一个制造大国,但仍然以代加工为主,研发创新处于“廉价、低档”水平。中国的粗放型发展是不可持续的,经济转型刻不容缓。我国抓住这一重要历史机遇,实施制造强国战略。《中国制造2025》是我国实施制造强国战略第一个10年的行动纲领,而“绿色制造”作为《中国制造2025》发展的主方向,其重要性不言而喻。
2. 2 绿色设计
绿色设计是实施绿色制造的关键,必须考虑产品在整个生命周期的各个阶段对资源和环境的影响,包括实际、选材、生产、包装、运输、使用及报废处理,实现制造中污染小、耗能低的要求。
目前,由产品制造所带来的环境问题十分严重,例如,资源的浪费和枯竭、能源的大量消耗、空气污染、土地污染、水资源污染、产品及包装废弃物的污染等。人类的生存环境正遭受着极大的影响与破坏,为了拯救人类自身,必须大力发展可持续生产,广泛使用绿色材料,极力减少污染,而绿色设计是可持续发展的必然选择。
2. 3 绿色材料
绿色材料是指在原料选取、产品制造使用和再循环利用以及废物处理等环节中与生态环境和谐共存并有利于人类健康的材料,它们要具备净化吸收功能和促进健康的功能。绿色材料是在1988年第一届国际材料会议上首次提出来的,并被定为21世纪人类要实现的目标材料之一。