萬物皆可印的 3D 列印,這次盯上了森林

作者 | 發布日期 2021 年 06 月 06 日 0:00 | 分類 3D列印 , 材料、設備 Telegram share ! follow us in feedly


當環保越來越受重視,森林危機也引起更多人關注,包括 3D 列印的先驅者。

最近3D列印公司Desktop Metal製造出新技術,表示可3D列印出任何類型的「樹木」,且藉由廢物利用。不僅能回收更多垃圾廢物,還能藉由循環利用木材,減少人類砍伐。以前3D列印主要用各類塑膠和金屬材料列印,現在木頭也能成為列印材料了。

但3D列印的木桌、木椅、木碗,你敢用嗎?

3D列印的木桌、木椅、木碗都來了

新技術稱為Forust,也是Desktop Metal創立的子公司,專門營運新技術發展。技術藉由獲得專利的單程黏合劑噴射技術,可持續生產應用於木質零件。可持續性體現在Forust列印的原材料,這些材料全都是來自木材製造和造紙業的廢棄副產品。

Forust從木材製造收集纖維素粉塵,從造紙業收集木質素,這兩種材料透過高速3D列印,直接製造出木質成品。所以不是完全還原一整棵樹,而是列印出「模仿」真實樹木的產品。廢棄木料,從此也能成為精緻、美麗、有用的東西。

列印過程中,經特殊處理的鋸末會散開來,人們藉由CAD軟體及操作設計,讓無毒且可生物降解的樹脂黏合劑接合材料。

這能讓列印出的木材和傳統木材一樣的硬度和功能。特別的地方還在於,人們可用數位技術模仿任何類型的樹木紋理。只要在後台設計好木材列印的每層數據,就能隨心所欲印出紋理。可印出紫檀木、水曲柳、斑馬紋、烏木、桃花心木等,還支援各種木材染色劑,染成對應樹木的顏色。

Forust首席執行長Andrew Jeffery表示,Forust提供幾乎無限的設計靈活性,更接近真實樹木材質,並有更多創造自由。列印完成後,人們可按照傳統木製產品,打磨、鑽孔、染色、塗漆、拋光等。

目前,人們可使用Shop System機器或RAM 336製作木製品,有緊湊、高速、單程列印引擎等特點,很適合批量列印中小型木質零件,配備機械手臂的Forust3D列印工具最大能列印180×90×30公分的木製品。

Desktop Metals首席執行長Ric Fulop認為,這項技術各行各業都能用。如建築領域,可製造地板、屋頂;豪華內部裝修部件領域,可做汽車、遊艇及高級住宅有異國情調的稀有紋理裝潢素材;家具可做成櫥櫃、桌椅、門;家居用品可做成花盆、雕塑、相框、碗筷等。他們也展示一些設計樣品,包括各類家庭用品如器皿、碗、籃子、托盤。

Forust商店頁面,已可購買列印好的現成產品,第一批產品是瑞士工業設計師Yves B é har設計,但價格不便宜,一個托盤就要20美元(約新台幣552元)。隨著首批產品推出,Desktop Metal也為建築師、設計師、製造商提供木製產品生產的新方式。

高效、實用、可自由設計,當然最創新也最重要的是環保。

3D列印木頭真的環保嗎?

3D列印木頭的風潮才剛露頭角,無法有具體數據判斷結果。不過回到3D列印木頭本身看看影響性。

3D列印木材早在2013年,就有名為FormFutura的公司創造過類似產品,名為LAYWOO-D3,材料是40%再生木材,其餘部分是黏合聚合物,但更像木絲堆疊,缺乏真實紋理,密度也不夠。

(Source:core77

之後幾年,也有麻省理工學院科學家開發實驗室培養的特殊木質細胞,弗萊堡大學研究人員開發環境友善的木質3D列印材料,但要不就是研究處於起步階段,要不就是產品很難和真實木材媲美。

Forust的確是具革新意義的改變。對環保的改變主要有以下三點

一是用木材廢料再現原木品質和紋理,讓纖維素和木質素成為持續資產。

二是自由創建複雜或獨特的木材設計,可避免複雜木材設計的流線型生產。

三是按需生產,製造商、設計師甚至消費者都可提交自己的列印客製設計、訂購樣品和尋求大批量合作夥伴,並大規模、長期生產產品,最大程度減少材料浪費、現貨庫存,以及運輸污染。

第一點想法抓住森林砍伐的痛點,木材浪費是嚴重問題。The Balance網站報告指出,垃圾掩埋場所有垃圾有10%是木材廢料,2010年產生7,060萬噸城市木材廢料,且還在增長。Desktop Metal表示如果人們買3D列印的木製產品用壞了,還可回收,再列印成新產品。

他們希望木製產品壽命結束後,用戶有兩個選擇,一是像其他木製產品丟掉,將隨著時間推移生物降解,另一種就是藉Forust將材料重新用於未來產品。

我們的願景是創造真正的循環製造過程。

且這種技術讓可持續製造和具成本效益的木質產品,代替很多塑膠和聚合物,這樣也能減少各領域塑膠製品生產。不過回收木材廢料的成本還需要深究,紋理製造過程的精細程度、​​木材廢料多次利用後的品質,依然需要大量產品檢驗後才能確定。

第二、三點提到的生產過程,Forust也還有問題。如收集到廢棄木料後,轉化為木粉的過程,通常也需要消耗化石燃料等能源,如果使用木材廢料本身,廢料可能也會燃燒到膠水、油漆、有毒塗料等物質,然後將二氧化碳和毒素排入環境。

ZDNnet指出,從廢棄紙漿提取木質素,也要使用諸如二氧化硫、硫化鈉和氫氧化鈉等有害化學物質,或花費較高成本研磨後,透過二噁烷/水提取,然後用溶劑純化。所以將廢物木料變成可回收材料的過程,也有諸多破壞環境的部分。這也是可持續發展一直以來的挑戰──創建可持續的解決方案,通常也需要另一個不可持續的過程推動。

數據顯示到2027年,全球成品木製品市場將達1.8兆美元,需求下Desktop Metal是第一個將3D列印技術大規模商業化的公司。他們正將始於樹木的減法業,轉變為始於升級回收木材廢料的增材業。

不過未來是否實現Desktop Metal的願景,或他們願景只是商業鼓吹,還得持續觀望。

(Source:Forust

3D列印,還能給生活帶來什麼新改變?

列印玩具、列印鞋底、列印橋樑、列印房子、列印火箭……3D列印似乎無所不能。

這個出現在1990年代中期的技術,開始只是由電腦控制,快速把液體粉末等「列印材料」一層層疊加,然後把電腦藍圖變成實物的裝置。1986年,美國科學家Charles Hull開發第一台商業3D印刷機;1993年,麻省理工學院獲3D印刷技術專利;2005年,市場首台高清晰彩色3D列印機Spectrum Z510面世。

▲ Spectrum Z510。

當時人們對3D列印抱有無限期待和幻想。3D列印的確沒讓人失望,雖然速度發展並不快,但每次新成果足以令人耳目一新。如2010年11月,美國Jim Kor團隊列印出世界第一輛3D列印汽車Urbee,2011年6月6日,全球第一款3D列印比基尼出現,2011年7月,世界第一台3D巧克力列印機來了。

▲ 3D列印汽車Urbee。

從建築、家居、美食、醫療到武器,3D列印在很多領域都開始運用。3D列印也曾視為引領第三次工業革命的技術,但3D列印風潮來得快去得也快。2016年左右,很多3D列印公司紛紛倒閉,AI和區塊鏈迎頭趕上。

風潮過後研究人員並未受影響,依然持續研究3D列印的新可能。

2019年4月15日,以色列特拉維夫大學研究人員以病人自身組織為原材料,3D列印出全球首顆擁有細胞、血管、心室和心房的「完整」心臟。當時這顆「心臟」可收縮,但無法像正常心臟一樣搏動泵血,去年明尼蘇達大學研究人員又藉由新型生物墨水加上3D列印技術,創建有腔室、心室、血管結構、可泵血的心臟。

生物3D列印,讓我們看到3D列印的無限潛力,雖然真正器官移植還需至少十幾年才能確認能否用於人體,但技術發展瞬息萬變。3D列印很多技術尚在研究,4D列印就興起了。4D列印其實就是3D列印技術升級,是將「可編程物質」和「3D技術」結合,讓3D列印物體有一定機械運動能力,能在外界刺激下改變形狀或結構。

這些「列印界」新技術,讓我們看到希望,不過依然感覺有點遙遠。而3D列印風潮後的企業,就在不斷嘗試讓3D列印技術更現實。

3D列印公司Icon和當地非營利組織New Story共同開發3D列印房屋,今年就有新主人:70歲高齡的流浪老人Tim Shea。這棟用混凝土3D列印房屋的造價只有1萬美元,低成本、便捷性、舒適性將為全球更多流浪人口帶來慰藉。

不過除房屋建造、生物組織等特定領域,大部分普及的3D列印材料,依然是金屬或塑膠等可黏合材料。最新的木製材料,讓我們又看到3D列印進入日常的可能。接下來,3D列印還將從單一列印材料走向多種材料並行列印,將讓3D列印機賦予產品更多元功能、更智慧的體驗、更複雜的系統。

這也將讓3D列印產品更貼近每個人的生活。

(本文由 愛范兒 授權轉載;首圖來源:Forust

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