3D打印，为制造业创造“绿色惊喜”

Mette Præst Knudsen

巴黎综合理工大学“技术成就改变”项目创新管理教授，南丹麦大学综合创新管理中心研究负责人

Kristina Vaarst Andersen

南丹麦大学综合创新管理中心副教授

Thierry Rayna

法国国家科学研究中心i³-CRG*实验室研究员，巴黎综合理工大学教授

丹麦企业关注可持续发展，但对产品循环利用的关注度不足。

3D打印的应用领域是产品开发，但在可持续性方面发挥了意料之外的作用。

3D打印可以减少原材料消耗及浪费。

3D打印帮助企业缩短产品设计到上市的周期，减少物流过程的二氧化碳排放。

3D打印有利于循环经济发展，帮助企业减少对环境的负面影响。

3D打印，也称增材制造，曾被誉为“能改变世界的技术”。虽然该技术诞生近40年，且在10年前经历了一阵热潮，但却仍未展现改变世界的能力，仅在假体制造及航空航天等细分领域体现出优势。

3D打印曾备受瞩目的原因之一，便是其“零废弃物制造”的环保意义。3D打印曾号称生产仅消耗生产所需原材料，故可按需生产，只需要运送原材料。这一设想并没能实现。但本文中的研究指出3D打印技术在生产端的实际应用已体现其环保价值，促进循环经济发展。

Thierry Rayna, “技术成就改变”项目负责人

南丹麦大学与丹麦增材制造中心自2018年起统计丹麦制造业的3D打印技术使用情况。该研究2022年[1]的最新报告基于2021年秋的采访与问卷数据，分析了受访企业3D打印技术的应用与其可持续发展方针的关系，员工10名以上的制造企业皆可参与。

图片来源：PI France

总体而言，丹麦企业注重生态保护。一项更加详细的调查发现了一些有趣的趋势。例如，践行可持续生产的手段有很多，减少工业用水及能耗过去较为常见。但现在减少生产材料的浪费也成为了广泛采用的手段，已有超过一半的企业开始注重产品使用方式的优化。

相比之下，企业对提升产品循环性的重视度较低。近半数企业称其完全不会或几乎不会通过提供备用零件、维修服务、末期回收等方式延长产品使用寿命。而且许多企业完全不关注或几乎不关注延长产品寿命、加强产品可回收性。

工业3D打印机

3D打印技术是一种以STL格式3D图形为模板的增材技术。多数工艺采用液体材料、粉末或固体堆叠制造物件。不同的设备可以采用塑料、金属、陶瓷、复合材料，甚至是水泥（Create SDU等公司正进行相关研发[2]）作为原材料。3D打印通常应用于产品开发中，如打印工具等物件用于生产，或打印成品组成部件或备用部件。企业使用3D打印技术的程度和便捷度取决其是否购买/租赁打印机，亦或是外包给第三方进行打印。

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意料之外的环保效应

2018年和2019年，丹麦有1/4的受访制造企业使用了3D打印技术，2021年增长至1/3。3D打印主要用途是产品开发，既能辅助新产品设计，又能实现现场打印原型缩短开发流程。超八成受访企业购买或租赁了3D打印机，两成通过外包获取3D打印服务。波音公司有专门的工业零件3D打印部门，为潜艇、直升机、飞机制造等提供服务。

图片来源：PI France

过去，企业将数据发给生产成本更低的外国转包商，原型寄回需等待几周，重复几次才能实现成品生产。现在一天就能完成打印。3D打印技术还减少了从构思到投产期间因物流产生的二氧化碳排放和废弃物。

参与了本次调研的Jydsk Emblem Farbik，是丹麦一家为企业和政府客户（包括丹麦军方）供应奖牌、徽章的厂家。Jydsk Emblem Farbik在过去10年实施将生产设施迁回丹麦的战略，以降低成本和物流时间，并保障产品质量，保持灵活生产，加快交付时间。3D打印技术是这一切的基础，既促进了环保生产，还减少了开发生产过程中物流导致的二氧化碳排放。

机器人集成企业Jørgensen Engineering也在加大3D打印应用。该公司2016年首次尝试3D打印，现在掌握熔融沉积成型3D打印技术，用以测试原型，生产设备的3D打印则是外包实现。

图片来源：PI France - 企业使用3D打印技术进行绿色转型的原因（图9.1[3]）。

使用3D打印技术的企业往往更愿意践行可持续倡议，尤其是循环经济倡议。这一点令人出乎意料，因为很多企业采用3D打印技术的初衷与可持续发展无关。虽然3D打印技术并非公认的可持续技术，但采用这一技术的企业却出意料之外地在可持续性上受益。

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促进企业可持续性

3D打印之所以能提升企业运营可持续性，有几点原因。首先，3D打印可以减少原材料消耗，减少废弃物。因为3D打印是层层叠加的增材技术，就连生产全新的产品也能节约原材料。其次，有了3D打印，企业不必忍受样品及设备从成本较低的地区发至总部的漫长流程，也不必再寄送零件，减少了物流产生的二氧化碳排放。第三，3D打印便于企业通过维护、零部件生产、升级等手段增加产品寿命，减少负面环境影响。而且3D打印的产品便于拆卸回收。不久的将来许多企业都需要回收报废产品，将其作为材料制造新部件或完整产品。

将企业使用3D打印技术的目的及效果相比较发现，技术给企业带来的可持续红利超出了前期预期。报告中比较了企业采纳3D打印的原因和最终效果，发掘3D打印技术的潜在优势。我们发现其可持续发展效果超出预期。10%-15%的企业在产品回收、减少部件数量、减少材料消耗及浪费几项获得了正向效果。这一趋势预示着未来3D打印技术应用将愈发普遍。

图片来源：PI France - 3D打印技术是否达到使用预期（报告，图6.6）

研究的主要发现是，越来越多使用3D打印技术的企业不仅加快了创新，产品和制造工艺也变得更绿色了。虽然3D打印本身不是项环保技术，但却促进了企业流程的可持续性。这既是追求可持续目标的必然结果，也是3D打印等技术应用的无心插柳。企业需要认识到，无论是为了降低成本、加速创新，还是提升业务可持续性，采用3D打印技术都能提升其环保水准。

作者

James Bowers

编辑

2. https://www.create-sdu.com/

3. https://am-hub.dk/wp-content/uploads/2022/02/ SDU-Rapport_final  _version_240222.pdf