超时代的3D打印制造技术

    绿色设计

    传统的产品设计，通常主要考虑的是产品的基本属性，如功能、质量、寿命、成本等，很少考虑环境属性。按这种方式生产出来的产品，在其使用寿命结束后，回收利用率低，资源浪费严重，毒性物质严重污染生态环境，形成一个“从摇篮到坟墓”的过程。绿色设计的基本思想就是要在设计阶段就将环境因素和预防污染的措施纳入产品设计之中，将环境性能作为产品的设计目标和出发点，力求使产品对环境的影响达到最小。从这一点来说，绿色设计是从可持续发展的高度审视产品的整个生命周期，强调在产品开发阶段按照全生命周期的观点进行系统性的分析与评价，消除潜在的、对环境的负面影响，力求形成“从摇篮到再现”的过程。绿色设计主要可以通过生命周期设计、并行设计、模块化设计等几种方法来实现。

    绿色材料选择

    绿色产品首先要求构成产品的材料具有绿色特性，即在产品的整个生命周期内，这类材料应有利于降低能耗，环境负荷最小。具体地说，在绿色设计时，材料选择应从以下几方面来考虑。(1)减少所用材料种类。使用较少的材料种类，不仅可以简化产品结构，便于零件的生产、管理和材料的标识、分类，而且在相同的产品数量下，可以得到更多的某种回收材料。(2)选用可回收或再生材料使用可回收材料不仅可以减少资源的消耗，还可以减少原材料。在提炼加工过程中对环境的污染。宝马(BMW)公司生产的Z1型汽车，其车身全部由塑料制成，可在20分钟内从金属底盘上拆除。车上的门、保险杠和前、后、侧面的操纵板都由通用公司生产的可回收利用的热塑性塑料制成。(3)选用能自然降解的材料。福州塑料科学技术研究所与福建省测试技术研究所已成功研制出由可控光塑料复合添加剂生产的一种新型塑料薄膜。这种薄膜在使用后的一定时间内即可降解成碎片，溶解在土壤中被微生物吃掉，从而起到净化环境的作用。(4)选用无毒材料。在汽车和电子工业中，最常用的是含铅和锡的焊料。但是铅的毒性极大，所以近年来，已经在油漆、汽油和其他诸多产品中限制或禁止使用它。

    清洁生产

    相对于真正的清洁生产技术而言，这里所提到的清洁生产仅仅指生产加工过程。在这一环节，要想为绿色制造做出贡献，需从绿色制造工艺技术、绿色制造工艺设备与装备等人手。在实质性的机械加工中，在铸造、锻造冲压、焊接、热处理、表面保护等过程中都可以实行绿色制造工艺。具体可以从以下几方面入手：改进工艺，提高产品合格率；采用合理工艺，简化产品加工流程，减少加工工序，谋求生产过程的废料最少化，避免不安全因素；减少产品生产过程中的污染物排放，如减少切削液的使用等。目前多通过干式切削技术来实现这一目标。

    绿色包装和处理技术

    绿色包装是指采用对环境和人体无污染，可回收重用或可再生的包装材料及其制品的包装。首先必须尽可能简化产品包装，避免过度包装；使包装可以多次重复使用或便于回收，且不会产生二次污染。如在摩托罗拉的标准包装盒项目方面，其做法是缩小包装盒尺寸，提高包装盒利用率，并采用再生纸浆内包装取代原木浆，进而提高经济效益。在传统的观念中，产品寿命结束后，就再也没有使用价值了。在绿色制造中，通过绿色处理技术，如果将废弃的产品中有用的部分再合理地利用起来，既能节约资源，又可有效的保护环境，这也正是有些文献中所提到的绿色产品的可回收性及可拆卸性设计问题。如此一来，整个制造过程也会形成一个闭环的系统，最能有效减轻对环境的危害，这也正是与传统制造过程开环特性最不同的一点。

    绿色制造全球化

    绿色制造的全球化特征体现在许多方面，例如：(1)制造业对环境的影响往往是超越空间的，人类需要团结起来，保护我们共同拥有的唯一的地球。(2)ISO14000系列标准的陆续出台为绿色制造的全球化研究和应用奠定了很好的基础，但一些标准尚需进一步完善，许多标准还有待于研究和制定。(3)随着近年来全球化市场的形成，绿色产品的市场竞争将是全球化的。(4)近年来许多国家要求进口产品要进行绿色性认定，要有“绿色标志”。特别是有些国家以保护本国环境为由，制定了极为苛刻的产品环境指标来限制国际产品进入本国市场，即设置“绿色贸易壁垒”。绿色制造将为我国企业提高产品绿色性提供技术手段，从而为我国企业消除国际贸易壁垒进入国际市场提供有力的支撑。这也从另外一个角度说明了全球化的特点。绿色制造的研究和实施需要全社会的共同努力和参与，以建立绿色制造所必需的社会支撑系统。无论是绿色制造涉及的立法和行政规定以及需要制定的经济政策，还是绿色制造所需要建立的企业、产品、用户三者之间新型的集成关系，均是十分复杂的问题，其中又包含大量的相关技术问题，均有待于深入研究，以形成绿色制造所需要的社会支撑系统。这些也是绿色制造今后研究内容的重要组成部分。

    总之，AMT创新应关注下一代智能制造单元与设备； 适用于快速而有效地设计新产品、工艺、设备及企业集成化设计工具； 确保企业能广泛了解和应用先进制造技术而进行的基础设施建设。

    在绿色制造方面，无铅化首当其冲，但迄今尚未找到理想的解决方案；“无卤”又掀起波澜。绿色化是人类文明进步的标志，也是人类科学发展之路的必然归宿。