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3D打印:资源耗尽的潜在解决方案?

(在短暂的暑期休假之后,我重新回来,直接深入我认为会与生活越来越息息相关的话题:环境资源的未来和3D打印技术的潜在角色。感谢您的阅读,山姆)

在最近一期白皮书中我提到一些观点,其中之一就是资源耗尽及其对经济甚至产品设计和实现基础的影响问题。

T这期白皮书同样提到,我们会倾向于想当然地认为一些产品会一直存在。而与此同时,我们也深知并不是所有的材料都会永远存在——我们也知道,这将改变我们实现和设计产品的方法。

石油峰值——达到了会怎么样?
例如,如果我们认为,正如有些人已经认为的那样,石油峰值在2008年就已经达到,而在未来30年中现存的油田产油量会减少50%。我们现在消耗资源的方式会带来很严重的后果。国际货币基金组织(IMF)的经济学家设想到这样的情况:石油产量每年以3.8%的速度下降。而此种设想最令人恐慌之处在于,供给量减少的区区3.8%会立即造成200%的油价急升,在20年中则会上涨到800%。

如果这样事真正发生,那么我们必然会在生活的方方面面中都能感受到它的连锁反应,在食物费用和日常消耗品的生产上影响尤为明显。

食物费用——虽然不是发达国家大多数家庭的主要开销,却依然是亚非拉大部分地区的头号支出。设想一下,例如,埃及的日均工资为2美元左右,那么小麦价格翻倍对他们来说意味着什么?

更多消费支出增长——可行吗? 

在我国,我们都已经看到在当前的经济低迷时期,凯恩斯主义经济学家呼吁更多的“刺激措施”和“消费支出”——但是如果跟消费品和包装已经密不可分的塑料产品价格翻倍或增加两倍将会怎样?

从3D打印公司的角度看,3D打印或可以在很多领域都有助于商品的大规模生产。生产线有其固有的不易改变性,这要求在机器上大规模投资。即使像制造自行车链条这样相对简单的过程也会涉及很多不同的机器,其过程光看起来就很麻烦。传统的制造方法几乎没有动机或工具来改变、创新以及在生产线之外进行破格思维。直到现在才出现。



3D打印的自行车链条——由Objet Connex多材料3D打印机的“单一生产步骤”制造

生产线3D打印定制夹具及固定装置

3D打印技术使得生产商和客户都能对如何将自行车链条安装到自行车上有不同的看法。例如,生厂商可能用3D打印技术制造定制的用于生产线不同阶段的夹具和固定装置,从而简化整个生产过程。这将节省产品开发时间,并为客户减少了最终成本。如今,定制的3D打印夹具和固定装置在汽车生产线、医学设备生产、航空航天及其他重工业中的应用已成为普遍现象。



Medical Device Jig – 3D Printed in ABS-like Digital Material on the Objet Connex

 

大规模生产的3D打印注塑成型法



使用中的注塑模具盘——Objet类ABS数字材料3D打印

一家玩具生产商可以使用3D打印技术制造小批量模具。模具通常有特定工具钢制成,预计可承受上万甚至百万次铸模周期。如此,模具通常一开始非常昂贵,而跟模具结构相关的成本也会随着部件的复杂性增加而极大提高。3D打印工具及利用注塑成型法把要用的塑料注入该工具的方式有以下几点优势:

  •  设计早期即可拿到真实原型
  •  小规模生产可使用铝或钢工具,只能通过此方法实现
  •  在初期模具认证之后直接形成钢结构,减少了实现最终可用模具的等待时间
  •  最关键的是:减少了塑料部件的推销时间,降低了成本

全部免除了生产线

除了提高效率之外,该技术对生产线过程的改进理所当然地成为了倍受争议的个人产品制造问题,即这条自行车链条可以在办公室、特种商品商店、甚至在家打印,把大部分供应链一并抹去。也许这对于直接制造自行车链条来说是不太可能实现的,但对于更换磨损部件则更加可行——但不管怎样,总是值得把个人3D打印的潜力看作一项高效杠杆,“挤走”一些多余的效率低下,从而降低传统供应链的成本。

关于3D打印材料的重新思考

利用3D打印技术使当前的制造过程和供应链系统效率提高是一方面——它必定会在未来降低消费品价格。但如果我们回到一开始的难题——资源耗尽,那我相信我们需要更加彻底的重新思考。而在此,3D打印材料或许可以为我们带来令人惊喜的解决方案。

ConneXion材料 是一家材料咨询公司——世界上仅有的七家之一。他们运营了一家图书馆,存储并分类当今可获得的最新、最革新的材料,可谓是设计师、工程师及制造商思考新方法以利用更少能源和不同材料制造物品的资源。他们的材料名录包括泡沫铝、导电玻璃、透光混凝土、导电油墨等,甚至还有一个Objet光敏树脂-丙烯酸基3D打印材料的专门名录!



Objet Connex多材料3D打印机制造的3D打印手

如果我们真的已经度过石油峰值并且消费品中塑料制品的价格会在未来二十年飞涨,那么高速发展的3D打印技术与类塑料光敏树脂的结合将成为制造业节省成本的新方法。

在此期间,去经济学人网站观看ConneXion材料 ConneXion材料的视频吧——别忘了留意一下多材料3D打印人手!

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Sam Green, Head of Marketing for Rapid Prototyping Solutions, Stratasys

Sam Green, Head of Marketing for Rapid Prototyping Solutions, Stratasys

Sam Green is Head of Marketing for Rapid Prototyping Solutions at Stratasys.

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