3D打印和循环经济之注塑成型

来源：增材之光

注塑成型图

注塑是指将塑料颗粒压入模腔，在压力和热量作用下形成一定形状。与其他传统制造工艺（如数控加工）相比，注塑成型产生的废品率低，从而减少了原始塑料块或板材的大部分比例。然而，这对于具有甚至更低废品率的3D打印的增材制造工艺而言可能是负面的。总的来说，这是一种通过初始生产不会产生大量废料的方法。与注塑相关的缺点包括启动、成型和模具方面的高成本。我们将在可持续性与增材制造方面对这种制造技术进行比较。

在注塑成型方面，运输废料并不是一个大问题。在将材料放入注塑设备之前，准备好材料是很重要的。工厂或制造环境的布局对这种浪费更为关键。在增材制造方面可以得到类似的想法。通常必须向增材制造装置供给材料，并且材料的运输依赖于工厂或制造环境的布局。

模具空化

对于这种类型的制造来说，库存浪费是需要牢记的。注塑系统具有很高的生产率。这个比率取决于两个因素：
•周期
•模具空化
周期时间是指从头到尾完成功能、工作或任务所需的时间。循环时间用于区分过程的总持续时间与其运行时间。模具空化是指创造一个空的空间，形成我们的模塑过程的基础。因此，根据模具的尺寸，循环时间应有所不同。使用注塑模具系统可以相当快速地生产大量产品。如果组织可以自由地为第三方创建对象，这可能会导致额外的库存。这可能是供应商只是在第三方公司需要更多产品时进行批量生产的情况。增材制造生产率基于周期时间和待打印物体的尺寸。这导致更少的库存浪费，因为此时打印大量材料有很多时间。

周期

在注塑成型与增材制造方面，等待是一个很大的差异化因素。多年来，3D打印技术在效率和速度方面大幅提升。然而，像注塑成型这样的过程已经建立了良好的生产率，并且经过几十年的使用已经提高了。

对于这两种制造方法而言，过度加工并不是一个问题。注塑和3D打印都非常适合构建快速的设计原型。作者认为最大的痛点在于处理。对于3D打印机，后期处理是一个大问题。注塑成型部件在后处理方面确实存在问题，但目前并不像大多数3D打印系统那样明显。这样就可以节省更多的时间和精力用于生产。

塑料与循环经济

最后，我们将讨论通过注塑成型生产的产品的回收和再利用的能力。注塑部件的再循环需要重熔和熔融过滤。再循环材料的适当再熔化在挤出机中的非常低的剪切速率和熔融温度的下端发生。剪切速率是指对某些材料施加渐进剪切变形的速率。剪切变形是指当材料物质发生变形时，其中平行的内表面彼此滑过。目的是温和地重新熔化原始材料，这确保了材料特性的维持。适当的熔体过滤过程将去除熔体中的任何污染物，如纤维素、金属或木片。过滤是指通过添加仅允许流体通过的介质将固体与流体（液体或气体）分离的各种机械、物理或生物操作中的任何一种。现有技术的熔体过滤是完全自动化的，不需要手动操作步骤。在低压下连续过滤熔体，并且可以除去直径小至70微米的颗粒。类似的工艺也可以应用于3D打印材料。

在这两个过程中，生产过剩是可持续性的关键点。重要的是要考虑与注塑成型相关的高启动成本。通过注塑成型来制造物体通常需要很多钱，因为这是一个制造大量物体的过程。这可能导致必须在库存中长时间保存各种产品。这是浪费，因为这些产品可能是在目前没有明确需要的情况下创建的。3D打印需要更多的时间来创建产品，但它们的目的是为订单制作特定数量的产品，而不是为了以后使用而额外打印。

在本系列中，必须认识到3D打印是一个很好的解决方案。作为传统制造环境中的可行选择，我们仍然要对其持批判的态度。在减少浪费方面，我们必须具有批判性的眼光。这还必须包括在错误的过程中减少浪费。这将使我们对循环经济进行有趣的研究。