“你是什么垃圾？”

     這一直擊靈魂深處的拷問，據(jù)說已經(jīng)成了上海小伙伴們的日常。近期網(wǎng)上關(guān)于垃圾分類的段子一波又一波，“被逼瘋了的上海居民”更是頻繁登上微博熱搜話題。這一切源于7月1日正式實(shí)施的《上海市生活垃圾管理?xiàng)l例》，規(guī)定今后扔垃圾要定時(shí)定點(diǎn)，并且要嚴(yán)格分為有害垃圾、可回收物、濕垃圾、干垃圾幾大類去扔。于是，最近的上海人不談股票和房?jī)r(jià)了，甚至不談男女朋友，一門心思撲在垃圾上……

如今，垃圾分類成為新時(shí)尚，不久后這一政策將普及全國更多城市。

      除了生活垃圾外，工業(yè)垃圾對(duì)環(huán)境的影響更加不可小覷。據(jù)環(huán)保部2016年11月發(fā)布的《2016年全國大、中城市固體廢物污染環(huán)境防治年報(bào)》，2015年，全國244個(gè)大、中城市一般工業(yè)固體廢物產(chǎn)生量為19.1億噸，并隨工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，工業(yè)廢物數(shù)量還在逐年增加。難以想象，未來每年還有多少工業(yè)垃圾正在危害我們的環(huán)境。

那么，問題來了，3D打印與環(huán)保有什么關(guān)系呢？

     傳統(tǒng)制造技術(shù)中最常見的一種是“減法制造”。最常見的減法制造形式是數(shù)控加工。減法工序制造零件必然產(chǎn)生多余的材料，起始?jí)K或“工件”必須大于最后一部分，因?yàn)楣ぞ咦罱K會(huì)將其切割成符合尺寸的零件，所有被切下來的東西都變成了廢物。

    增材制造（AM），相對(duì)于傳統(tǒng)的、對(duì)原材料去除－切削、組裝的加工模式不同，是一種“自下而上”通過材料累加的制造方法，從無到有。FDM打印技術(shù)（又稱熔融沉積）是常用增材制造技術(shù)之一，以熱塑性成形材料絲為材料，材料絲通過加熱器的擠壓頭熔化成半液態(tài)，通過噴嘴擠出層層成型。

首先，從輕量化角度出發(fā)，3D打印和增材制造可以優(yōu)化幾何形狀并創(chuàng)造輕質(zhì)部件，從而減少制造過程中的材料消耗和使用中的能量消耗。這種方法有助于最大限度地減少生產(chǎn)中的過度浪費(fèi)。相比于傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝，3D打印大大減少生產(chǎn)所需的材料，節(jié)約資源。一個(gè)比較現(xiàn)實(shí)的案例是航空工業(yè)領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)件，在傳統(tǒng)機(jī)加工環(huán)境下，一些鈦合金結(jié)構(gòu)件甚至需要高達(dá)70%以上的大余量材料去除，根據(jù)市場(chǎng)觀察，3D打印技術(shù)甚至給這一領(lǐng)域的鍛造技術(shù)帶來了沖擊，加工周期的大幅縮短、材料利用率的大幅提高、低碳環(huán)保的制造方式等都成為航空結(jié)構(gòu)件制造的新發(fā)展方向。

  波音在2017年就采用了Norsk Titanium生產(chǎn)的Ti-6Al-4V鈦合金結(jié)構(gòu)件。這些3D打印的鈦合金結(jié)構(gòu)件被安裝在波音787 Dreamliner飛機(jī)中，承受飛行中機(jī)身的壓力。鈦合金也是一種昂貴且難加工的材料，3D打印鈦合金結(jié)構(gòu)件，可以最終為每架波音的Dreamliner飛機(jī)節(jié)省200萬美元-300萬美元的成本。

相對(duì)于傳統(tǒng)加工方式的大量切除工作，浪費(fèi)昂貴材料等缺陷，3D打印無疑是更優(yōu)質(zhì)的解決方案。

其次，從按需生產(chǎn)的層面看，3D打印和增材制造能夠僅使用創(chuàng)建零件所需的材料，確保浪費(fèi)非常小，由于能夠按需創(chuàng)建備件，減少了庫存浪費(fèi)。對(duì)于人力，電力等能源方面也可降低使用，做到節(jié)約。

 通過增材制造，從最初設(shè)計(jì)到投產(chǎn)的時(shí)間比研磨或焊接的速度快40%到90%。3D打印部件通過CAD數(shù)據(jù)直接進(jìn)行按需生產(chǎn)，從而加快迭代和設(shè)計(jì)更新。通常需要組裝的多個(gè)組件可以制造成一個(gè)整體。傳統(tǒng)的夾具和固定裝置，以較少的組件和更多的功能加以重新設(shè)計(jì)，節(jié)省時(shí)間，減少構(gòu)建后的工作量，并簡(jiǎn)化了材料清單。另外，數(shù)字設(shè)計(jì)文件具備了可用部件的虛擬庫存，可按需打印。隨著汽車設(shè)計(jì)的變化，制造商可以快速調(diào)整和生產(chǎn)新工具，節(jié)省存儲(chǔ)、倉庫成本和空間。

通過以上案例不難看出，3D打印和增材制造提高原材料的利用效率，避免浪費(fèi)，使其可能成為更環(huán)保的加工方式。

在政策的指引下，生活垃圾分類正如火如荼的進(jìn)行；而在工業(yè)領(lǐng)域，從某種意義上講，3D打印和增材制造是制造業(yè)的未來。與傳統(tǒng)的制造生產(chǎn)方法相比，增材制造是一個(gè)已經(jīng)最大限度減少浪費(fèi)的過程。未來將為工業(yè)廢物的減少和再利用提供更多助力。