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这一场景震惊了穆尔，他在他的《塑料海洋》（Plastic Ocean）一书中描写了这段经历。从此，他就将收集和分析海洋漂浮的塑料垃圾作为自己一生的事业。多年来，穆尔和他的船员们定期前往“太平洋垃圾补丁”打捞并登记塑料垃圾，大部分塑料垃圾都是以小颗粒形式存在的。
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大多数在海上漂浮的塑料都不能降解，会一直存在。随着时间的推移，海浪将漂浮的塑料垃圾打成小碎片，也就是穆尔所描述的塑料“五彩纸屑”，从卫星照片上看不到这些碎片，但它们真实地存在于海洋生态系统中。漂浮在海洋上的庞大垃圾岛屿每年不断扩大，破坏海洋的生态环境，使海鸟和海豹窒息而亡，并将有毒的副产品留在了生态系统中。
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穆尔的报告称，渔网捞到的塑料“五彩纸屑”的重量是海里浮游生物的6倍，而浮游生物是海洋的食物基础。除了小的塑料碎片，他的渔网也捞到了很多肉眼可以识别的日常塑料制品，如一次性打火机、塑料渔网、塑料手柄、儿童玩具，当然还有塑料瓶。
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如今，同工厂大规模生产的塑料产品相比，3D打印塑料零部件数量非常少。如果将其放在“太平洋垃圾补丁”旁边，3D打印的塑料垃圾的体积微乎其微，就像在一个足球场边上摆了一只儿童鞋。然而像其他的塑料品一样，无论它是定制的还是大规模生产的，大多数3D打印产品在到达生命周期末端时都将被扔进垃圾桶。
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3D打印的开创者和预言家乔瑞斯·皮尔斯指出，如果我们继续按照现在的全球消费率消耗和丢弃物品，我们将会在自己丢弃的废物里窒息。一篇名为《3D打印与规模制造—一个更美丽的垃圾站》的博客文章写道：“我担心大规模生产最终可能导致大规模灭绝……我真的相信我们正走向灭绝之路……就像复活节岛人一样，我们也将砍倒最后一棵树。”
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塑料对环境具有破坏性，然而塑料也是一个伟大的“民主均衡器”，使每个人都能拥有曾经只有富人才能使用的家居用品。塑料制品应用于生活的方方面面，从普通的塑料玩具到救生时用来输血的塑料管。
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用塑料制成的汽车发动机部件和汽车内部器件比用金属制造的部件重量轻，而减轻重量对环境有利。塑料包装可以用来保存食物。同时，塑料带来了就业机会：塑料产业是美国最大的雇主之一。与塑料行业相近的包装行业发展更大，在世界范围内，包装行业排名第三，仅次于食品和能源。
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不论是兴盛时期还是衰落时期，我们的经济都以塑料产品为中心。3D打印可以使普通人在家里生产塑料产品，从而开辟了一条塑料制造的新渠道。为了成为更绿色环保的制造方式，3D打印技术需要使用新型环保原材料。
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3D打印：从想象到现实 [:1700398847]
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变废为宝：绿色环保打印
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为了了解更多有关绿色材料的知识，我同西雅图华盛顿大学的工程学教授马克·甘特尔进行了交谈。马克解释说：“市场上的大多数打印材料都不是真正的环保材料。”马克和他的同事杜安·斯托尔蒂教授在华盛顿大学一起建立了一家索尔海姆实验室，主要针对基本的3D打印技术进行研究。很多年前，马克和杜安各自拿出一个月的工资为实验室购置一台3D打印机，这也是校园里的第一台3D打印机。从此以后，他们在这方面的研究从未间断。
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实验室的主要研究领域之一就是可降解的3D打印材料，包括开发和测试环保再生材料。索尔海姆实验室的学生们用3D打印技术打印出了“糖、木头和蟹壳等各种各样的产品”，一名学生用3D打印技术打印出了一件实验性的混合产品，由于血液的凝血能力强，产品中添加血液作为黏合剂。
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马克解释说，一台3D打印机基本上能够生产“任何可以打磨成合适颗粒大小的东西，我的意思是任何东西”。关键是能够把材料磨成合适的颗粒度和质地，使这些粉末可以平铺成一薄层。一旦材料磨成粉，就需要使用合适的黏合剂。这种黏合剂粉末与原料粉末混合在一起，放入打印床，铺成一薄层，然后打印头中释放出溶剂激活黏合剂材料，从而使粉末黏合在一起形成打印层。
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该实验室有关绿色打印的突出成果之一就是利用可回收牛奶盒制成的一艘3D打印船，这艘3D打印船在西雅图一年一度的赛艇比赛上获得了第二名。该实验室的学生组织WOOF（华盛顿开放对象创客俱乐部）设计并打印了一艘船，并参加了牛奶盒船竞赛，这是西雅图年度海洋节的一项非常有名的比赛。牛奶盒船竞赛的规则非常严格，漂浮材料只能是用来盛牛奶或果汁的半加仑或一加仑的塑料盒或纸盒。
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WOOF团队在比赛前几周就开始用废牛奶盒造船了。学生们都跑去翻垃圾箱，把将近40磅(1)的塑料盒拖回了实验室。他们把废塑料盒打磨成细粉，然后租来一台带有家用挤压机的等离子切割机。为了给打印机的塑料挤压机提供动力，本科生马修·罗格从他的汽车上卸下了雨刮电机。经过两个月的实验和几次失败的教训，学生们了解到在打印过程中用于打印的牛奶盒粉末大小会缩小2%。马克介绍说，通过不断修改设计，WOOF团队用两天的时间打印出了一条能够承重150磅的船，这条船可以像独木舟一样划水前进。
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图11–3 使用赤陶打印的物品
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图片来源：Mark Ganter and Duane Storti, Solheim Lab, University of Washington
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WOOF团队带着这艘打印船出现在牛奶盒船竞赛的那天，马克·甘特尔说：“我需要解释一下这艘船。”与牛奶盒船竞赛委员会讨论之后，委员会认为打印船可以参加14岁以上组的比赛。获得比赛裁判批准后，距离比赛开始只剩5分钟，马修·罗格和亚当·康芒斯将船放入水中，马修·罗格划着这艘船在14岁以上组的比赛中获得了第二名。
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就环保而言，3D打印船是一项令人振奋的项目，因为它证明了可回收牛奶盒可以回收利用并打印成真正有用的物品。塑料牛奶盒由高密度聚乙烯塑料制成，这是一种广泛应用的、可回收利用的石油热塑性塑料。但是，大多数塑料都无法回收。根据美国环境保护局的数据，所有类型的塑料回收率平均为13%，远远低于废玻璃、废钢、废铝和废纸的回收率。
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图11–4 使用废牛奶盒磨粉制成的3D打印塑料船
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图片来源：Brandon Bowman, Washington Open Objects Fabricators (WOOF) slub, and Mark Ganter and Duane Storti, Solheim Lab, University of Washington
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植物基塑料也许可以成为石油基塑料的绿色环保替代品。当我问马克是否有可用的绿色环保打印塑料时，他提到，PLA（生物降解塑料聚酸乳）可作为熔融挤压成型技术的3D打印材料，大豆塑料也是不错的选择。PLA是一种以谷物为基础的水溶性热塑性塑料，经常用于3D打印。PLA可用作支撑材料，另外，由于它的水溶性特点，也可用水清洗并重复使用。
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