添加剂制造
将协助并加速
循环经济

循环经济将七星彩,设计,制造,产品和寿命终止以连续,可持续的循环联系在一起。 3D打印在每个步骤中都扮演着角色。

在3D打印播种机中生长的植物

照片:型号(在下面的“产品”部分中了解其定制的3D打印家具如何体现循环经济。)

照片:型号(在下面的“产品”部分中了解其定制的3D打印家具如何体现循环经济。)

增材制造(AM)通常被称为破坏性制造,因为要有效实施它会带来一些混乱。这不像购买一些机器并击中一样简单“print.”从3D打印到真正的增材制造,意味着对供应链的重新思考。 AM将需要不同的原料,因此必须确保七星彩供应商的安全。产品将需要重新设计,以便可以通过AM有效地进行生产。时间安排将需要改变以适应不同的过程。顾客’与最终产品的经验和关系可能会改变。

简而言之,转向AM并不容易—但回报可能是巨大的。有效实施增材制造可以交付比传统产品使用更少七星彩且功能更好的产品。它可以减少七星彩,浪费和制造成本。 3D打印支持按需生产,可按需分配给客户,减少了库存和运输量。如果企业愿意承诺 AM的破坏,潜在的好处可能远远超过麻烦。 

可持续性以类似方式挑战常规制造。可持续生产意味着以允许生产(和消费)持续尽可能长的时间(甚至无限期)的方式进行生产。

这种操作模式与我们传统的线性供应链不同,在传统线性供应链中,资源被提取以转化为产品并最终被丢弃:

线性经济图形

线性经济:将原七星彩提取,转化为产品(在此过程中通常会产生废物)并最终将其丢弃。

线性经济:将原七星彩提取,转化为产品(在此过程中通常会产生废物)并最终将其丢弃。

可持续制造意味着我们必须放弃线性模型,而要像系统那样追求循环经济 在大自然中发现,这种经济可以保护和重新利用从原料到消耗品的资源:

循环经济图形

循环经济统一了整个供应链,使资源保持运转。

循环经济统一了整个供应链,使资源保持运转。

从线性经济过渡到循环经济看起来很混乱。但是,实施可持续制造所需的混乱与增材制造所需要的混乱非常相似,并有望带来同样的回报。增材制造和可持续性都要求在七星彩,设计,制造,产品和报废方面对供应链造成破坏,并在这些破坏中相互促进:

七星彩

重新想象原料

当公司对现有产品实施增材制造时,他们必须面对的首要挑战之一是七星彩。而增材制造’的七星彩组合不断增长,无法保证与传统的注射成型树脂,铸造合金或机加工七星彩相当。

同时,从常规过程过渡到增材制造过程提供了重新思考七星彩的机会。例如,钛难于加工但易于印刷。以前可能是由钢铣削而成的零件,可能更容易通过粉末床熔合以钛合金进行3D打印。或是那个机加工的零件 没有’根本不需要金属;也许可以用3D打印塑料使其更轻,更容易。

Dustram机加工/焊接和3D打印版本

DustRam(左)的原始设计是将机铝零件与工具钢鼻相结合。早期的3D打印版本减少了单个组件(中心)的数量,但仍使用两种不同的七星彩。 今天,该设备仅用一种七星彩制成四件,即耐用且轻巧的尼龙PA 12(右)。照片:DustRam;员工

DustRam(左)的原始设计是将机铝零件与工具钢鼻相结合。早期的3D打印版本减少了单个组件(中心)的数量,但仍使用两种不同的七星彩。 今天,该设备仅用一种七星彩制成四件,即耐用且轻巧的尼龙PA 12(右)。照片:DustRam;员工

AM’设计的好处在告知七星彩选择方面也可以发挥作用。 3D打印使组装中的许多零件得以合并,通常只是一个部分。这种固结简化了生产并限制了人工,但同时也减少了紧固件的使用和所用七星彩的数量。例如,将工具钢和铝焊接在一起的组件可以完全用尼龙零件代替。所得产品可能更轻,更容易制造,但同时 更容易回收,因为不需要先将其分解为单独的七星彩。

除了这些优点之外,3D打印还提供了一些独特的七星彩机会。越来越多的制造商提供3D打印的塑料,这些塑料采用的是回收资源(可能与 如果不是更好,则是由原始原料制成的聚合物)以及PLA等生物基聚合物 由可再生植物来源制成.

复合七星彩增强 再生碳纤维 生物可降解七星彩如木纤维也在开发中。在金属方面,再生七星彩的选择较少,但是技术和七星彩供应商正在提出新的方法来 机械回收金属 进入全新的合金,3D打印 带加工芯片小批量将废料雾化成金属粉末 将在附近使用它。一家致力于新的增材制造工作流程的公司拥有多种七星彩选择,如果门已经打开,为什么不考虑使用回收或可再生原料制成的七星彩呢?

背景图片:GreenGate3D;装甲集团;木匠添加剂

具有绿色材质的循环经济图形
回收七星彩制成的透明塑料颗粒
再生七星彩制成的长丝线轴
用于增材制造的金属粉末的特写

设计

优化支持更高效的产品

制造设计(DFM)是产品开发中的最佳实践,但是增材制造工程师关注的是更广泛的领域。增材制造设计(DFAM)不仅仅考虑制造步骤—即3D打印步骤—对于有问题的部分;还必须考虑七星彩(由于在打印过程中很大程度上设置了七星彩属性),构建参数,零件方向,支撑结构,构建信封嵌套以及任何必要的后处理。 AM大大扩展了设计范围,并要求工程师通过更长的链来遵循他们的设计。这既是一种观念上的改变,又是一种组织上和技术上的改变。

尽管增材制造的设计阶段变得更加复杂,但AM还带来了新的可能性。用于拓扑优化,生成设计和仿真的高级软件工具可帮助工程师获得更好的设计,而这些设计只能通过附加过程才能完成。 3D打印时’最初用作快速原型制作工具,有限元分析(FEA)和打印 模拟工具 他们指出了依靠数字样机制造的更具可持续性的制造业的未来,在这种情况下完成最终设计所需的实物更少。

借助3D打印和软件驱动的设计,可以在需要的地方精确地应用七星彩,并使用诸如点阵之类的功能进行操作,以在不同区域赋予不同的属性。概念 “digital foam” 依靠这种能力;例如,整个鞋垫只能由一种七星彩制成,但使用不同的网格几何形状进行印刷,以在需要这些特性的区域赋予缓冲或刚性。

3D打印的鞋垫

传统的鞋垫将多种七星彩结合在一起,并且始终具有稳定的支撑。 Aetrex's 定制3D打印鞋垫 使用可变晶格设计来创建"digital foam"TPU的鞋垫可根据穿着者的情况改变支撑水平's feet.

传统的鞋垫将多种七星彩结合在一起,并且始终具有稳定的支撑。 Aetrex's 定制3D打印鞋垫 使用可变晶格设计来创建"digital foam"TPU的鞋垫可根据穿着者的情况改变支撑水平's feet.

也可以应用诸如格子和蜂窝结构之类的设计特征来限制所需的七星彩量并减少零件’的重量。在像机加工这样的过程中,要从较大的物料中清除物料,目的是最大程度地减少机加工过程。去除更多的七星彩只会增加交货时间,成本和浪费。但是,对于增材制造而言,将使用的七星彩减至最少也可将这些其他因素减至最少。当应用于汽车和飞机等产品时,以这种方式设计的优化3D打印部件有助于减少燃油消耗并减少碳足迹。

确实,一些下一代 电动汽车飞机 只有通过增材制造和设计软件可以共同实现的轻量化和优化,才能实现。这些轻量级组件将成为实现 延长电池寿命, 更长的飞行距离,以及更远的太空旅行。通过增材制造使新设计成为可能,诸如旅行和探索之类的人类努力将变得更加节能和可持续。 

用于Arcimoto Fun多功能车的焊接件和3D打印的转向节

3D打印此转向节(左)使其重量减轻了1公斤,并且避免了传统焊接零件的浪费,劳力和所需的多个组件(右)。 设计改进和重量减轻 这样的实现对于实现更轻便,更高效的电动汽车至关重要,例如Arcimoto的Fun Utility Vehicle(FUV)(见右图)。照片:XponentialWorks参数

3D打印此转向节(左)使其重量减轻了1公斤,并且避免了传统焊接零件的浪费,劳力和所需的多个组件(右)。 设计改进和重量减轻 这样的实现对于实现更轻便,更高效的电动汽车至关重要,例如Arcimoto的Fun Utility Vehicle(FUV)(见右图)。照片:XponentialWorks参数

在重新解释零件或整个产品以进行增材制造时,DFAM还提供了一个机会,可以重新考虑在其使用寿命结束时物体会发生什么情况。在设计阶段做出的决定,例如紧固件的使用,可更换零件和七星彩的多样性,将对产品的重新制造或分解以便以后回收的难度产生影响。

背景图片:工作人员; XponentialWorks |参数

循环经济图形,设计以绿色突出显示
对定制的3D打印鞋垫进行足部扫描
足部扫描的生物特征数据
带3D打印转向节的Arcimoto Fun多功能车

制造业

数字,分布式和按需

依赖于模具,模具或其他工具的常规制造通常在一个集中的位置进行。制造商在此基础架构上进行的投资使将生产保持在该位置,在需要之前将其存储在库存中,并在订购后将其运送到零售商或客户方面变得切实可行。

但是,此模型 延伸供应链 以一种可以妨碍它的方式。正如我们在整个COVID-19大流行中所看到的那样,将生产集中在一个区域使对世界其他地区的需求做出快速灵活的响应变得更加困难,尤其是在旅行和贸易受到限制的情况下。制造只能以与其所需的工具相称的规模进行。一旦给定的工厂达到其生产能力,就无法轻松增加或外包。在日常工作中,这种模式会导致浪费。制造商必须预测需要的东西,制造并保存在库存中。这在某些情况下会导致短缺,而在另一些情况下则会导致剩余,最终将被取消。

然而,增材制造是数字制造。 3D打印机不需要模具,切割工具或夹具解决方案。制作给定零件所需的只是适当的七星彩和数字文件。因此,可以将产品以文件形式保存在数字库存中,并根据需求直接做出响应 客户订单趋势。生产可以“right sized”只生产所需的数量,减少库存和报废。

什么’更重要的是,数字制造可以 分布式制造。零件文件即使在货物和人员无法到达的情况下也可以轻松跨境传播。在全球拥有3D打印机和七星彩的企业可以轻松地因危机,需求增加或只是简单地开放产能而转移生产。或者,可以动员许多拥有适当设备的制造商一起生产, 正如我们看到的鼻咽拭子 用于冠状病毒测试。

数字制造带来的灵活性还具有另一个优势:能够在客户所在地附近进行本地制造。而不是整个公司的漫长供应链’的产品来自一个地方,制造业可以遍及整个市场,造成许多短缺, 更有弹性 供应链。

用于3D打印的鼻咽拭子设计

3D打印使美国各地的制造商可以快速迭代设计 鼻咽拭子,然后分发文件进行制造。图片:起源

3D打印使美国各地的制造商可以快速迭代设计 鼻咽拭子,然后分发文件进行制造。图片:起源

这种分布式制造模式使客户可以更快,更容易地获得产品,并且在一个或多个地点的生产中断的情况下,意味着更少的延迟和短缺。来自制造商’从角度来看,收益是一种更安全,更灵活的工作流程,可以应对市场需求的波动,即使在紧急情况下也可以使生产继续不间断地进行。

另外,分布在各个物理位置的增材制造可以是更环保的生产方式。依赖3D打印的制造商通常可以使用比传统的集中式设备小得多的设备。整个生产线都可以放在桌面上(就像Spectrum Dental一样 如图)。而且,为客户本地生产意味着更少的运输和减少的碳足迹。

在某些情况下,3D打印技术甚至可能比常规制造过程更节能。

3D打印机制作人字拖

伸缩鞋类's 为了节省能源,对12台台式3D打印机进行了重大修改。每个灯泡仅消耗约50W的功率,相当于为标准灯泡供电所需的电量。照片:回缩鞋

伸缩鞋类's 为了节省能源,对12台台式3D打印机进行了重大修改。每个灯泡仅消耗约50W的功率,相当于为标准灯泡供电所需的电量。照片:回缩鞋

背景图片:Flowbuilt制造;员工

循环经济图形,制造业以绿色突出显示
粉末制成的3D打印鞋垫
从台式Formlabs 3D打印机中出现的3D打印牙科模型

产品

数字化工作流程创造更好,更持久的商品

从历史上看,定制产品是常态(想想:鞋子,家具,珠宝),但是自工业革命以来,我们已经习惯于批量生产产品。制造商提供预定尺寸,颜色和配置的产品,并不是因为它们是每个客户的最佳选择,而是因为它们最有效地进行大规模生产。戒指,鞋子和介于两者之间的所有物品的数值大小都是此标准化模型的遗物,在此消费者可以根据产品的需求来满足他们的需求,反之亦然。

当像运动鞋系列这样的产品必须用模具制成时,限制尺寸选择的数量是有道理的,因为每个尺寸都需要 自己的一套模具。为每个穿着者生产定制鞋将需要太多的时间,成本和/或手工技能,并且仅在同一产品上生产更多的变化无疑会导致存货和浪费的更严重问题。

通过型号订购定制表

诸如参数化设计之类的软件进步不仅使为每个客户生产不同的产品成为可能,而且使客户能够像选择产品一样选择设计元素。 型号。's 家具类.

诸如参数化设计之类的软件进步不仅使为每个客户生产不同的产品成为可能,而且使客户能够像选择产品一样选择设计元素。 型号。's 家具类.

增材制造的数​​字化,免工具性质摆脱了这些障碍。 3D打印机可以处理3D数据,而不是模具。如果可以从客户那里收集到足够的数据,’仅需软件操作即可将信息转换为打印机可以生成的零件文件。近年来创建的公司可以结合使用客户输入和AM来生产范围从 戒指家具类 在浏览器中使用参数设计工具创建的 眼镜框鞋垫 根据目标穿着者的生物特征测量结果。

这种数字化工作流程不仅仅是制作产品和履行订单的另一种方式。这是一种制作方式 更好 产品。定制的鞋垫或量身定制的眼镜将更直接地适合客户,并且使用寿命更长。甚至没有’它会影响产品的功能,例如桌子的颜色或戒指的浮雕设计,比定制产品的批量生产产品价值更高。

通过“珠宝的未来”平台设计和制造的各种定制戒指的gif

珠宝的未来(TFOJ)使用3D打印工具进行失蜡铸造,从而实现了 定制戒指 由贵金属按需制成。 GIF:TFOJ

珠宝的未来(TFOJ)使用3D打印工具进行失蜡铸造,从而实现了 定制戒指 由贵金属按需制成。 GIF:TFOJ

许多AM’产品的利益也转化为更标准化的商品。增材制造支持 正在进行的产品开发 灵活的更改,以便设计人员可以更快地获得更好的产品。它的数字过程使制造商可以在给定产品上提供更多变化,而无需在工具或其他基础设施上进行额外投资。

如上文“设计”部分所述,AM还可以实现支持更高效和可持续发展的新产品(例如电动汽车)的设计。软件驱动的设计和仿真支持功能更好的产品的快速开发。零件不仅可以做得更轻,而且七星彩更少。实际上可以使它们在使用中消耗更少的能量。

背景图片:型号;员工; XponentialWorks |参数

循环经济图形,产品以绿色突出显示
坐在一个人的3d打印的表
费兹镜框定制眼镜
3D打印的转向节上的应力模拟

生命的尽头

3D打印带来的机遇

传统的线性制造方法没有’经常考虑产品的末期’一生。生产厂家’物品的买卖和运输结束后,其承诺和监督就结束了;从那里开始,用户要处理再利用或回收利用,或者更可能的是处理。但是丢弃不必要的产品很快变得不可持续。例如,中国以前购买了世界大部分’是塑料废物,但 现在把这种七星彩拒之门外;来自美国的废旧塑料正被转移到其他东南亚国家/地区,在这些国家中,它们可以被回收(最好),焚化,掩埋或填埋(最坏)。 塑料零件的结尾是一个问题,直到运气或偶然性决定其命运后,​​才能回答。

但是,对于任何产品,零件或七星彩而言,真正的循环经济并不能解决这个问题。可持续性要求闭环,并提供将不需要的零件和物品转换回原料的途径,从而节省其七星彩以备将来使用。理想情况下,这种转换不会降低七星彩的价值,并使其重生为相等或更高的价值。

可以转化为有机物的可堆肥七星彩提供了一种报废方案,但重新利用,再制造和回收货物是其他有效的选择。 3D打印七星彩(例如细丝和粉末)可以说是用途最广泛的原料,并且是不需要的轮回 工业废料,消费后的废物或产品 他们生命的尽头。可以回收其七星彩并将其转换为印刷原料的制造商可以持续进行可持续制造,甚至可以找到 新的收入途径.

但是3D打印不是’t只是回收七星彩的目的地;它还支持并实现了这种七星彩的再生。上面讨论的设计优势鼓励了产品 使用更少的七星彩,取决于更少的组件并涉及更少的紧固件—使对象易于回收的所有特征。 3D打印还支持包含QR码和 嵌入式传感器 可以保存有关产品的信息’七星彩组成,使用历史和使用寿命,所有有价值的数据点,这些数据点可以指示何时准备好回收物品,应如何执行此步骤以及可以回收的七星彩种类。

带QR码的金属3D打印零件

了解回收七星彩的化学性质对于可靠地回收它是必要的。一种简化此过程的方法?包含有关原始七星彩的信息 进入印刷品,例如嵌入式电子设备,条形码或QR码。照片:MolyWorks

了解回收七星彩的化学性质对于可靠地回收它是必要的。一种简化此过程的方法?包含有关原始七星彩的信息 进入印刷品,例如嵌入式电子设备,条形码或QR码。照片:MolyWorks

AM’制造所需物品,所需物品和按需制造的能力也减少了必须重新收集的七星彩量,从而节省了所需的资源。更多的定制,分布式和及时制造意味着更少的浪费,并且可以更好地利用系统中已有的七星彩。从长远来看,制造商在整个生命周期内(从七星彩到使用寿命结束)对其产品承担责任的循环模式将导致对资源的更谨慎使用,以及更可持续的生产和消费体系。

背景图片:3DEVO;绿门3D

循环经济图形,寿命终止处以绿色突出显示
进入切碎机的塑料瓶
切碎的瓶子的塑料薄片
3D打印塑料桌

AM’时刻就是可持续性’s Moment — And Vice-Versa

以循环经济方式进行制造意味着在增材制造同样需要的所有相同地方破坏和重建供应链。破坏是互补的;追求一个也是 追求对方的机会 同时,并更快地前进。

如果一家公司为了追求更可持续的未来而破坏其流程,则必须为新的制造方法,新的设计策略和新的思维方式敞开大门—正是增材制造需要扎根和蓬勃发展的那种环境。

当企业转向循环经济模式时,增材制造是一项战略优势。没有其他制造方法可以节省七星彩,并且可以像AM一样降低组装复杂性。没有其他方法可以支持AM的设计,制造和产品优势。没有其他方法可以如此强烈地鼓励和启用AM所需的那种彻底的思考,而这是实现可持续的循环经济所必需的。

循环经济图形,所有元素均为绿色