如今,人人都关注可持续性。各公司都有减少整体碳足迹的大胆目标。在某些情况下,银行和贷款机构要求公司证明他们有可持续发展的目标和计划。许多与公共机构签订的合同都要求提出一项可持续发展计划,或提供证据证明他们有一个或多个涉及可持续发展的项目。
对于那些使用3D打印机的人来说,可持续性是一个内在的好处。使用增材制造可以减少很多浪费。此外,3D打印机是非常多功能的,可以打印各种各样的材料。这意味着可以使用更可持续的材料。
开发可重复使用的原料树脂
在斯坦福大学,许多节能计划正在进行中。与3D打印相关的一项研究是他们打算发现更多用于3D打印机的“圆形”材料。他们正在开发一种可重复使用的3D打印树脂,这种树脂可以“打印、批量擦除并在多次循环中重新打印”。
斯坦福大学将他们的努力描述为“由不同波长的光触发的正交聚合和解聚光化学作用实现的”。他们计划利用化学过程使纳米胶囊在较长波长的低能光下发光。
在一个斯坦福网站上的新闻报道该项目的首席研究员、电气工程助理教授丹·康格里夫(Dan Congreve)说:“3d打印市场正在以令人眼花缭乱的速度增长,但绝大多数材料在使用一次后就被丢弃了,大多数材料只有通过使用昂贵和专业的设备才能回收。”“使用这些纳米胶囊使我们能够获得新的回收方法,可以使这些材料多次回收。”
生物基材料简介
在爱达荷大学他们的工程学院正在与建筑学院合作,开发可用于生物基材料3D打印形式和结构的可持续材料。他们正在研制一种3D打印机,可以用木材等复合材料打印出模块化的墙壁、地板和屋顶板,用于工业建筑。
这项研究是由国家科学基金会资助的。3d打印技术将帮助爱达荷州快速发展的建筑业。爱达荷大学引用了美国能源信息管理局的数据,发现全球60%的垃圾来自建筑行业。将3D打印技术改进为用可持续的复合材料打印建筑材料,可能是建筑领域可持续发展的一大步。
利用机器学习和人工智能(AI)优化印刷设计
3D打印的优点是,它可以为特定的应用定制,并根据需要重复多个周期。因此,节约产品使用量是很理想的。虽然很多研究都在研究促进可持续性的材料类型,但有一个很好的例子可以用来优化设计,以利用有限的印刷资源。
在麻省理工学院,他们正在转向一种广受欢迎的方式,不仅是学校,现在所有的科学家和工程师都喜欢:人工智能和机器学习.通过学习制造序列并了解所需的特性,他们可以将机器学习应用到工作中,以获得用于打印制造的最佳测量材料。
正如他们的一名研究人员所描述的那样,“材料开发在很大程度上仍然是一个手工过程。化学家进入实验室,手工混合原料,制作样品,测试它们,并得出最终配方。但是,我们的系统可以在相同的时间跨度内进行数百次迭代,而不是让化学家在几天内只能进行几次迭代,”计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)计算设计与制造组(CDFG)的机械工程师和项目经理迈克·福希(Mike Foshey)说,他是该论文的联合主要作者。
这段旅程从几个要素开始。他们收集它们化学成分的细节,然后将这些细节插入到算法中。这些算法使用人工智能帮助识别新材料所需的机械性能。然后,该算法可以微调材料的组成,以达到最佳的材料配方。一旦他们创建了材料并对其进行测试,就像所有的机器学习一样,所有的结果都成为机器学习的一部分,并细化输出。
以这种方式使用人工智能是一个飞跃,为许多应用程序产生了许多不同的有用可能性。就可持续性而言,它可以帮助找到一种可能对环境友好的材料。它可能是可重复使用和可回收的,或者不释放任何有害的排放物,或者它可能在生命结束时是可生物降解和可堆肥的。当人工智能以这种方式工作时,有许多可能性。
可持续性一直是人们最关心的话题。从近期和长期来看,这将更加重要。我们可以期待3D打印将加入寻找更好的方法来使用3D打印,使用更好的材料,将我们的可持续发展态势弹射到未来。