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制造过程清洁化
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很多人清楚毒烟滚滚的工厂对环境的破坏力,却意识不到供应链中化石燃料的缓慢燃烧也许比工厂的污染更具破坏性。在全球范围内运输材料和零部件会产生大量的污染。据沃尔玛公司估计,其公司约80%的碳足迹是由其庞大的全球供应链产生的。
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通过全球供应链,原料被运到工厂,然后运到装配线,最后到达消费者手中。我们所有人都依赖于这种全球供应链的流通。生活中我们购买、消费以及最终丢弃的每个大规模生产的产品,比如最平常的塑料玩具、外科手术中可以拯救生命的医疗设备,几乎都是这一漫长而曲折的全球供应链的产品。由于工业运输队伍(卡车、轮船、飞机)燃烧燃料会产生大量排放物,供应链的碳排放量惊人。
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存储未销售和未使用的库存产品的仓库需要进行照明、加热或冷却,该过程消耗电能。以数字化库存代替实际库存将会使供应链更加绿色环保。实际库存货物不仅需要运输,而且在等待销售的过程中也占用了大量的货架空间。相反,3D打印的数字化库存或设计图纸成本相对较低,且易于储存和运输。
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如果能够利用3D打印的独特能力,那么就可以使制造过程清洁化。但是,目前的难题之一是产品生命周期的末端。回想一下本章开始部分关于两个塑料玩具的假设例子,两个玩具都是用标准的工业塑料制成的。
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如果两个玩具都被扔掉,那么它们的归宿相同吗?不幸的是,答案可能是肯定的。问题在于原材料都是塑料,3D打印和注塑机使用的都是相同类型的商业塑料。就像弟弟和哥哥姐姐们吃相同的食物,由于3D打印机也是在工厂里“长大”的,3D打印机对批量制造所使用的原材料有着相同的胃口。
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3D打印的垃圾站更清洁、更美妙
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3D打印材料这一新鲜事物受到很多媒体关注,例如含有活细胞的巧克力或凝胶。其他打印材料(如金属、陶瓷和玻璃)都逐渐应用于工业生产。根据打印材料的市场销售追踪数据,塑料仍位居榜首。
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3D打印机旁边摆着的一般都是装满塑料粉末的桶,或是如同轮毂罩大小的颜色鲜艳的塑料线轴。粉末形式的尼龙是最受欢迎的。其他较常使用的打印塑料粉末包括聚丙烯(制造酸奶盒的材料)以及聚乙烯(用于制造垃圾袋)。
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每台MakerBot打印机在运送给买方之前都要对其进行测试。2012年,当我在纽约布鲁克林参观它从前的生产设备时,我发现一行行色彩鲜艳的ABS塑料线轴悬挂在打印机上方,这一场景让人感到很愉快,使人联想起一盒全新的蜡笔。跟MakerBot打印机相似的是,大部分受消费者欢迎的低成本3D打印机都使用一种叫作“ABS的塑料”,而这种塑料常被用于制造乐高玩具、白色塑料皮划艇以及硬塑皮箱。
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塑料成为3D打印的主导材料的原因如下:首先,塑料价格便宜,易于加工;其次,塑料长期以来一直作为大规模生产的原材料,从制造最简单的瓶子到复杂昂贵的船体都可以使用塑料。
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有时人们会用“塑料”这个词贬低一个人或一样物品不够真实。事实上,塑料是如此真实地存在,它已成为我们地球上迅速增长的主要污染源,2000年生产的塑料是1960年生产的25倍。
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记者苏珊·弗赖恩克尔追溯了人类社会对塑料的依赖程度的变化,从最开始迷恋使用塑料发展到现在她称之为“畸形的恋情”的对塑料的高度依赖。大约150年前,当人们首次生产出塑料时,塑料被预言为可以使乌龟和大象免于灭绝的新材料。第二次世界大战后,塑料的使用范围越来越广。根据美国化学理事会的统计,塑料在1976年成为世界上应用最广的材料。
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如今使用的大多数塑料都是由化石燃料(包括天然气和石油)制成的。塑料成本较低的原因之一就在于它是由从环境中提取化石燃料的过程中产生的废弃副产品制成的。在演示分子是如何彻底改变一个物体属性的过程中,人们发现塑料含有大量的碳和氢,这是构成生命体的标志性元素。
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塑料品的耐磨性和耐腐蚀性是塑料能够广泛应用的原因,但是同样的韧性和耐久性也使塑料产品对环境构成了极大威胁。不管塑料被扔多远,从垃圾桶到垃圾站,或者最终被冲进大海,它们就像一群快速增长的无法生物降解的废物僵尸大军一样。
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1997年,查尔斯·穆尔在北太平洋的一个偏远地区进行航海旅行时,他震惊地发现他的船被一大片漂浮的废弃塑料所包围。穆尔称这一片塑料粒子的流动区域为“太平洋垃圾补丁”,其大小估计和得克萨斯州的面积相当。
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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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