3D打印环保胜利吗？

包括我在内的技术环保主义者，将3D打印革命吹捧为一项可以消除制造过程中浪费的福利。但这是真的吗?即使这是真的，与所消耗的额外能量相比，这重要吗?那么毒素呢?它释放的是更多还是更少?

以前还没有人用全面、定量的方法做过这种比较，所以我和加州大学伯克利分校机械工程系的一些同事开始寻找答案。结果是棘手而令人惊讶的。

首先，让我们打破一个神话:3D打印并不意味着零浪费。有很多种3D打印机，以不同的方式制作东西;我们测量了两种。一种“FDM”机器(例如重新涂抹要么makerbot.，有一种带XYZ控件的热胶枪），实际上可以具有可忽略的损失百分比，如果您的型号不需要任何支持材料在打印时将其撞到。（这是一个很大的“if。”），但我们发现喷墨3D打印机（铺设了聚合物墨水和uv-curites，它层层）浪费40％至45％的墨水，甚至不计数支持材料，它可以't回收。研究其他3D打印机的其他研究人员也在其中一些中发现了重要的废物。

要查看3D打印是否是可持续性胜利，我们将其与计算机控股磨机进行了加工（从一必威体育2018块东西开始，切断您不想要的一切）。我们只看过塑料的加工东西，因为这是这些FDM和喷墨3D打印机的所做。让我们清楚：大多数塑料消费品没有机械;它们是注塑成型的。但3D打印不会更换用于大规模制造产品的注塑（百万制造的塑料部件）。它正在更换较小的跑步加工（1个单元，10个单位，也许1000个单位）。

我们通过对两台3D打印机和数控铣刀进行生命周期评估(LCA)进行比较，包括机器本身的材料和制造、运输、能源使用、最终零件中的材料、材料浪费和机器的报废处理。betway必威娱乐

这项研究中一个棘手的部分是，你不能只是比较这些机器每年的生态影响，甚至是每小时的使用，因为它们的操作方式是如此不同。你可以在数控铣床上用半小时制作一个零件，而用喷墨打印机打印需要三个小时。因此，为了在工具之间进行比较，我们决定在所有三种机器中制造两个部件，并计算每个部件每年对生态的影响。

决定胜利者是一场比赛。首先，我们发现它更加了解如何使用这些工具而不是关于工具本身 - 任何一个机器每周生产一次，但剩下的时间留在同一机器的环境影响大约10倍的时间内的10倍。一直零件（尽可能接近24/7生产）。对于大多数情况，这10倍差异远远大于机器之间的差异。因此，可持续原型设计的最佳策略是分享工具：拥有每个运行最多工作的机器数量最少。在这样的情况下，工作商店合法地可以争辩说，他们为客户提供经济和环境优势。

一旦你以高生产率使用每一种工具，FDM打印机就是赢家。它的影响只有喷墨3D打印机的一半或更少，大约比磨机少三分之一。然而,每台机器有很大的变化,这取决于每个使用——它有助于印刷FDM空心部分90%,与喷墨打印在同一时间多个部分,并开始与尽可能小的一块原料磨;甚至部件的方向也很重要。因此，将喷墨打印机和研磨机进行比较并没有得出明显的赢家。喷墨打印机通常得分较低，但在它以最高效率运行而轧机没有以最高效率运行的情况下得分较高。

自由民主党的领先优势要明显得多。事实上，当它每周只生产一次零件时，只要你不使用它时把它完全关掉，它的性能仍然和高速运转的喷墨机和数控机床一样好。对于使用像Makerbots这样的业余爱好者级FDM机器的人来说，这是一个好消息。所有这些快速成型方法的得分都低于注射成型(我们只是使用库存数据，而不是新的测量)，但正如之前提到的，这不是一个公平的比较;我们只把它作为基准。

上面的图表显示了作为单一分数“点”的结果，在顶部逐渐消失，以显示结果的变化程度 - 每个工具可以得分以及衰落的底部，或者可以像顶部一样得分栏，取决于使用场景和基本数据不确定性。这些“点”是比较不同环境影响的苹果和橘子的一种方式。这些机器的大多数LCA仅测量能源使用，但这还不够。对于我们的高效场景，如果我们仅测量能源使用，铣床将获得最佳。但是，如果我们只测量浪费，磨坊将得分最差。

那么，我们如何比较这些因素，和其他因素，如毒性?我们使用了一种名为“配方终点H”的LCA方法，将所有这些影响——每百万分之千克二氧化碳颗粒物、公顷土地等等——归一化为相同的单位，然后按严重程度来衡量。像这样的单一评分方法绝对不完美，但有一个可靠的科学方法来比较不同的影响，可以使产品设计师、工作商店老板、原型实验室经理或其他决策者(他们都不是环境科学家)避免通过未经教育的猜测来比较这些环境和健康影响。为了对冲我们的赌注，我们还用另一个单分加权系统(IMPACT 2002+)运行了这些数字。幸运的是，我们得到了相同的结果。

3D打印机的影响主要来自耗电量，这只是时间的一个函数，所以任何减少运行时间的事情也会减少生态影响。工厂的影响主要来自材料的使用和浪费，但能源的使用也很重要。如上所示，当机器以高利用率运行时，制造机器的资源和制造本身只是一小部分影响;但如果你每周只生产一个零件，这些体现的影响可能是重要的FDM和轧机。

那么，最终判决是，如果它是合适的（FDM），3D打印可以更加绿色。但是，最大的环境胜利来自分享最少的工具，所以每个工具都具有最大的利用率。如果您想了解更多，完整的研究（在方法和结果中具有更详细的细节，包括所研究的所有22场景的来源的来源的影响）已被提交给快速原型设计。但是，要耐心;同行评审的学术出版物需要一年或更长时间才能出版。

(非常感谢劳伦斯伯克利国家实验室的人工光合作用联合中心和加州大学伯克利分校的机械工程机械车间使用他们的工具。)

Quadrifolium设计的3D印刷图像通过Flickr fdecomite