該技術(shù)被廣泛認(rèn)為是傳統(tǒng)制造業(yè)的可持續(xù)替代品，具有一些關(guān)鍵的環(huán)境缺陷。

　　在過去的十年中，3D打印已經(jīng)吸引了大眾，工程師和環(huán)境夢(mèng)想家的想象力。它被譽(yù)為制造業(yè)的革命和改善環(huán)境的機(jī)會(huì)。

　　3D打印有兩個(gè)關(guān)鍵屬性，引導(dǎo)愛好者稱之為“綠色”技術(shù)。首先，許多3D打印系統(tǒng)產(chǎn)生的浪費(fèi)非常少，不像傳統(tǒng)的制造技術(shù)，如注塑、鑄造、沖壓和切割。其次，家庭、商店和社區(qū)中心的3D打印機(jī)可以使用數(shù)字設(shè)計(jì)在現(xiàn)場(chǎng)制作產(chǎn)品，從而減少了向最終用戶傳輸產(chǎn)品的需求。

　　然而，對(duì)3D打印的環(huán)境性能的定量分析是有限的。其中大部分僅關(guān)注生產(chǎn)過程中使用的能源，而不是包括原材料生產(chǎn)、使用產(chǎn)品本身或廢物管理的影響。研究發(fā)現(xiàn)，圍繞環(huán)境改善可能性的興奮需要通過對(duì)技術(shù)的理解，如何實(shí)施以及目前的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)緩和。

　　大多數(shù)看過3D打印機(jī)的消費(fèi)者都認(rèn)為它們是類似于噴墨打印機(jī)的小型四四方方的機(jī)器。這些系統(tǒng)可以制造簡(jiǎn)單的產(chǎn)品，例如門擋、開瓶器和購(gòu)物袋把手，通常來(lái)自單一材料。

　　實(shí)際上，3D打印是一系列主要用于工業(yè)的技術(shù)，稱為增材制造。這些系統(tǒng)通過添加連續(xù)的材料層來(lái)生成基于數(shù)字信息的對(duì)象。然后將這些物品進(jìn)一步加工并組裝成產(chǎn)品，例如噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)部件、助聽器、醫(yī)療植入物以及用于工業(yè)設(shè)備的許多不同類型的復(fù)雜部件。因此，增材制造是對(duì)傳統(tǒng)制造工藝的補(bǔ)充，而不是替代它們。

　　幾十年來(lái)，工業(yè)一直使用增材制造來(lái)創(chuàng)建用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)計(jì)劃的原型?，F(xiàn)在，這些技術(shù)正變得越來(lái)越復(fù)雜，并被用于制造最終用途的零件和產(chǎn)品。

　　增材制造對(duì)于以比傳統(tǒng)制造更低成本制造定制零件和小批量復(fù)雜物體特別有用，這通常需要耗時(shí)且昂貴的生產(chǎn)設(shè)備制備。

　　按需生產(chǎn)垃圾可控？

　　事實(shí)上，增材制造不會(huì)自動(dòng)對(duì)環(huán)境有益。以這種方式生產(chǎn)的零件通常需要額外的加工以使它們具有正確的尺寸或外觀。這會(huì)消耗資源或產(chǎn)生進(jìn)一步的環(huán)境影響。

　　我們審查的大部分研究表明，看似平凡的考慮因素，例如增材制造設(shè)備的配置，操作設(shè)置以及加工細(xì)節(jié)的選擇——例如，添加的層厚度——對(duì)整體環(huán)境性能有很大影響。科學(xué)家們也開始研究使用增材制造機(jī)械時(shí)微小塑料顆粒的排放和安全隱患。

　　重要的是，增材制造本身并不是一種無(wú)廢棄的過程。例如，一些技術(shù)需要在生產(chǎn)期間使用臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)以防止物體在形成時(shí)翹曲或坍塌。這些支撐物并非總能重新加工成原料。同樣重要的是要考慮用增材制造的部件中使用的塑料、金屬或混合材料是否可以回收利用？

　　另一個(gè)問題是按需生產(chǎn)和無(wú)休止的定制可能會(huì)導(dǎo)致一次性消費(fèi)產(chǎn)品或“產(chǎn)品”的急劇增加。根據(jù)需要生產(chǎn)各種顏色或設(shè)計(jì)的鞋子、服裝飾品或家居用品，可以將“快時(shí)尚”提升到一個(gè)全新的水平。

　　與此同時(shí)，分散式定制生產(chǎn)是一個(gè)有趣的環(huán)境機(jī)會(huì)。它源于在當(dāng)?shù)毓S甚至在家中生產(chǎn)物品的愿景，并且只生產(chǎn)所需的特定產(chǎn)品，而不是在遠(yuǎn)處制造整批產(chǎn)品，然后大量運(yùn)輸和倉(cāng)儲(chǔ)物品。

　　然而，目前大多數(shù)可以這種方式制造的產(chǎn)品必須足夠簡(jiǎn)單，以便在入門級(jí)3D打印機(jī)上生產(chǎn)，通常來(lái)自單一材料。更重要的是，加工制造的原材料加工比傳統(tǒng)制造技術(shù)的制造消耗更多能量，才能將最終產(chǎn)品運(yùn)送給最終用戶。

　　通過增材制造制造備件具有延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命的實(shí)際潛力，盡管它也可以使舊的、低能效設(shè)備的使用時(shí)間更長(zhǎng)。為了使其成為一種常見選擇，某些部件需要專門設(shè)計(jì)，以通過增材制造生產(chǎn)。

　　但是，在這方面，知識(shí)產(chǎn)權(quán)問題可能會(huì)帶來(lái)重大挑戰(zhàn)。3D打印機(jī)的用戶可能沒有合法權(quán)利從原始生產(chǎn)商創(chuàng)建的設(shè)計(jì)中生產(chǎn)零件和產(chǎn)品。那些生產(chǎn)商可能認(rèn)為不允許使用這種設(shè)計(jì)符合他們的經(jīng)濟(jì)利益。3D打印機(jī)的用戶可能想要為舊車制造備件，但汽車制造商可能不想共享這些部件的設(shè)計(jì)。

　　增材制造具有強(qiáng)大的能力，可以生產(chǎn)具有非常復(fù)雜形狀和內(nèi)部空間的物體——例如，可以減輕重量的飛機(jī)專用部件，從而降低燃料消耗和溫室氣體排放。許多研究人員認(rèn)為制造這種復(fù)雜零件的能力以及由此帶來(lái)的能效提高可能會(huì)從增材制造中獲得最大的環(huán)境效益。

　　增材制造對(duì)于生產(chǎn)少量專用零件或產(chǎn)品非常有效。其潛在的環(huán)境優(yōu)勢(shì)目前在于按需制造備件，特別是在制造減少使用期間產(chǎn)品能耗的專用部件方面。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，可能會(huì)實(shí)現(xiàn)其他收益。

　　盡管對(duì)該技術(shù)的環(huán)境效益提出了要求，但重要的是要認(rèn)識(shí)到這些系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并未考慮到環(huán)境效率。雖然一些3D打印應(yīng)用可能不是環(huán)保的，但仍有很多改進(jìn)的機(jī)會(huì)尚未實(shí)現(xiàn)。第一步是更多地研究生產(chǎn)3D打印所用材料的環(huán)境影響，3D打印產(chǎn)品的使用方法以及產(chǎn)生的廢棄物。