超越原型，3D列印幾個特別的應用案例

多年來，3D列印一直是一個流行語，許多領域都出現了令人興奮的發展，包括醫藥、建築和汽車。

但是包裝行業呢？ElisabethSkoda研究了該行業三種截然不同的3D列印應用——從逆向工程到更耐用的包裝機械零件，創造更可持續的咖啡杯，以及使包裝廢物具有創造性的用途。

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逆向工程抗磨損

荷蘭的一家糖果生產商使用增材製造來更有效地替代快速磨損的機械零件。鹿特丹巧克力工廠面臨的問題是，巧克力包裝過程中的高速應用會導致單個零件的高磨損，並正在尋找解決方案，使零件更換更容易、更快。3D列印如何減少機器損壞、停機時間和材料成本？

巧克力工廠包裝各種巧克力產品。該公司的複雜包裝機依賴於一個簡單而關鍵的鉤形金屬部件的平穩運作，將包裹的巧克力棒提升到傳送帶上。由於產品尺寸不同，機器需要定期調整，造成兩個挑戰：第一，如果鉤形零件未正確送入機器，便會造成卡堵，需要立即更換。第二，不斷需要人為干預和操縱金屬部件，導致機器損壞。

巧克力工廠與3D模型專家VisualFirst合作，找到了一種徹底解決這一問題的新方案。由於該機器老舊，沒有現成的3D模型，因此該項目開始通過逆向工程實現零件的數字化生產，即構建立現有零件的3D模型。

「新的3D模型讓我們可以在Leapfrog 3D印表機上做測試列印。前兩項測試是用CololFabb的XT和HT材料進行的，這兩種材料是兩種堅固耐用的塑料。它們非常適合其他應用，但對於這台機器來說，材料的靈活性太高，更換金屬所需的強度太低，」Visual First的卡爾·范德·里森(Carl Van De Rijzen)解釋道。

「我們與3D列印專家Stratasys接觸，與DSV 3D列印探索實驗室合作，尋找一種更堅固的材料。他們提出了一種新的尼龍12 CF材料，一種填充碳纖維的熱塑性塑料。Stratasys給我們發送了他們在德國Stratasys Fortus 450 mc 3D印表機上生產的這一部件的列印品。最後的3D列印部分正好適合巧克力工廠。這種材料令人難以置信地堅硬、堅硬，不易彎曲，而且通過了四大托盤巧克力棒的測試。」

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提高效率

該解決方案僅在部分上就實現了60%的節省。與金屬零件不同的是，3D列印部件不會損壞機器。機器停機時間也更短，因為現在零件在一周內交付，而傳統零件的交貨時間是一個月。如果現場有3D印表機，則可以進一步縮短交付周期。

「我們計劃繼續與DSV和Stratasys合作，進一步優化3D列印，」巧克力工廠的一位發言人說。「我們想要使用更多的3D列印零件，而不僅僅作為備件，而是作為耗時工藝的工具，如包裝定製產品。這項技術的可能性是巨大的。」

該公司新興解決方案業務部門主管Nadav Sella補充說：「Stratasys公司認為，3D列印生產部件和工業機械備件，尤其是包裝機械，有著廣闊的前景。」

「由於包裝的產品種類繁多，這些機器需要較高的定製量。在許多情況下，使用3D列印不僅可以在這些機器的製造過程中節省時間和成本，還可以通過減輕重量、簡化設計和增加功能來提高效率。」

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定製模具

咖啡越來越受歡迎，而一次性杯子被隨意丟棄而不是被回收已經成為一個非常嚴重的問題。杯子回收計劃或可重複使用的杯子都是不錯的解決方案，但往往被消費者因便利性而放棄——消費者並不總是願意尋找合適的回收站，也不願意隨身攜帶杯子，或者乾脆忘掉它。

總部位於布魯克林的設計機構CRèME為尋找傳統咖啡杯的替代品，轉向了3D列印和南瓜，嘗試利用這種特殊蔬菜的獨特特性——南瓜是生長迅速的植物，具有結實的外皮以及纖維狀果肉。乾燥後，它們的硬度足以吸收液體而不軟化。

JUN Aizaki是CRèME公司的主管，他的靈感來自於日本種植方形西瓜以使其堆疊的做法，並開發了可生物降解的Hyo杯——一種由南瓜干製成的咖啡杯。然後，他面臨著如何塑造南瓜形狀的挑戰，以便消費者可以從中喝到咖啡，而當南瓜杯被放下時，它可以直立。

答案可以用3D印表機找到。一旦設計師決定了想要的杯子形狀，他們就會使用3D印表機來創建一個南瓜可以生長的空心形狀。

3D模具是定製列印和可重複使用的。它使我們能夠創造出我們想要的確切的形狀和尺寸，以及一致性、均勻性。CRèME的業務經理Tania Kaufmann表示，它具有諸如燒瓶唇部類似的元素以及杯子的細節，使其可堆疊。

「由於3D列印，這些水果的形狀可以被設計成任何形狀——從杯子到瓶子再到花瓶。當水果大到足以填滿模具時，可以根據需要切割。使用後，它們可以被扔到堆肥堆里。我們試驗了幾種不同的原型，並在我們的辦公室3D印表機上列印了第一個版本。我們目前正在努力擴大規模，並製造下一輪模具。」

這一過程目前仍然很費時，但Jun Aizaki堅信，加速乾燥和精耕細作可以使這一過程更加高效。

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包裝廢物的創造性利用

如果無法避免包裝廢棄物，那該如何處理呢？除標準循環再造計劃外，還有各種措施處理難以循環再造的塑膠包裝廢物，例如放入花盆及公園長椅內。列印城市，這是一個正在進行的研究項目，它使用3D列印來提供一些更令人興奮的東西，而不僅僅是一個簡陋的工作台。

位於鹿特丹的設計工作室New Raw致力於通過基於材料研究，數字設計和製造的開放式無尺度方法來關閉材料循環和加強本地生產，已開始致力於打造您的城市！利用塑料廢料生產3D列印街道設施的項目。第一個成果是XXX長凳，這是一款造型新穎的3D列印的阿姆斯特丹傢具，於2016年問世。

該項目在希臘塞薩洛尼基繼續進行。作為與可口可樂合作的「零廢物未來計劃」的一部分，市民可以在一個專門的實驗室——「零廢物實驗室」——積极參与回收過程，並直接在現場設計街道設施。

「零廢物實驗室擁有自己的內部回收工廠，可以處理PP、PE和PET。參觀者有機會親身體驗循環利用的運作方式，從而獲得與此過程的直接聯繫。」New Raw的聯合創始人Foteini Setaki解釋道。

New Raw自己開發了3D列印工藝。Setaki說：「我們使用KUKA機器人手臂連接到帶有加熱軟管的擠出機上。我們自己開發了這種連接，以便能夠根據我們的特殊需要列印更複雜的形狀。我們使用不同的噴嘴尺寸(從2毫米到8毫米)來實現不同的應用。」Setaki女士說。

塞薩洛尼基的第一批原型是2018年夏天列印的。3D列印街道設施擁有集成的額外功能。每個物品都可以配備一個自行車架或一個迷你健身房、一個樹盆，甚至一個狗碗或一個書架。

Setaki女士認為該項目在其他城市也有很大的潛力。

「能夠更大規模地繼續我們在塞薩洛尼基的項目，看看我們的傢具是如何在戶外工作，並對紫外線做出反應，這是非常棒的體驗，我們希望將來能夠在其他城市推廣這個項目。」

來源：3D列印商情

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