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科罗拉多大学博尔德分校工程师推出3D打印塑料回收计划,助力可持续创新教育

科罗拉多大学博尔德分校(CU Boulder)工程团队推出3D打印塑料回收计划,将失败打印件和废料PLA重新压制成可再利用的平板材料,用于工程教学与创作。该项目不仅减少校园塑料浪费,还推动可持续创新教育。通过学生主导、教师指导与基金支持,CU Boulder在3D打印循环利用与绿色制造领域树立了新标杆,激励更多高校与创客空间加入环保再生行动。

科罗拉多大学博尔德分校工程团队推出3D打印回收新方法,减少塑料废弃物

科罗拉多大学(CU)博尔德分校的一支工程学生团队开发出一种全新的3D打印废料回收方式,将被丢弃的塑料转化为可重复使用的板材,供校园内的动手项目使用。如今,这一项目已成为工程与应用科学学院(College of Engineering and Applied Science)综合教学与学习项目(Integrated Teaching and Learning Program,简称 ITLP)的一部分,体现了在工程教育中将可持续发展与创新相结合的不断努力。

“将回收塑料融入工程实践教育,把原本将成为废弃物的材料变为学生共享的资源。通过让这些材料免费使用,我们既减少了环境影响,又为学生提供了更多创新与创造的机会。”ITLP 工程教育与运营主管凯·艾米(Kai Amey)表示。

将废料转化为学习材料

这一想法起源于一门本科课堂课程。综合设计工程专业的学生伊恩·麦克劳德(Ian McLeod)及其团队,探讨了如何重新利用失败打印件和多余的支撑结构,这些材料主要由 PLA(聚乳酸)丝材制成。在 ITLP 工程师凯瑟琳·彭兹科弗(Kathryn Penzkover)的指导下,这一概念逐渐演变为可运行的回收工艺,之后又由机械工程专业学生伊莱·波斯特(Eli Post)在 ITLP 的暑期实习中进一步完善。

通过一个简单的工作流程,团队会收集失败或多余的 PLA 打印件,将它们粉碎成小碎片,再利用 T 恤压机(T-shirt press)压制成耐用的平板材料。最终形成的材料可以通过激光切割或其他加工方式用于新的制作项目,为学生提供了一种免费且可持续的传统塑料替代品。

该项目的影响力已经在校园中得到了认可。学生团队在 2025 年校园可持续发展峰会(Campus Sustainability Summit)上获得了一等奖和“人气奖”(People’s Choice Award)。此外,波斯特还在 Instructables 网站上发布了详细的分步指南,帮助其他大学和创客空间复制这一系统。


回收的 PLA 碎片在 CU 博尔德 ITLP 回收项目中准备再利用。照片来自 CU Boulder。

来自工程卓越基金(Engineering Excellence Fund)的资助帮助团队购买了一台聚合物粉碎机,使 PLA 废料的处理过程更加稳定一致,并让回收过程在 ITLP 内部具备可扩展性。

“让我最兴奋的是,这个项目完全源自学生,他们发现了一个问题并决定亲自去解决它。通过在他们的创造力背后提供指导与资源,我们不仅减少了废弃物,也向未来的工程师展示了他们有能力推动真正的变革。”艾米补充说。

ITLP 计划继续扩大其回收与可持续发展举措,将负责任的资源管理纳入其工程教育体系之中。

增材制造中的回收努力

除了科罗拉多大学博尔德分校的这一举措外,增材制造(Additive Manufacturing)行业在促进可持续性和材料回收方面也取得了显著进展。2025年2月,美国制造创新研究机构 America Makes 与国家国防制造与加工中心(National Center for Defense Manufacturing and Machining)宣布了总额 210 万美元的资助项目结果,涵盖六个关键研究领域。其中,全球标准组织 ASTM International 将牵头一项价值 60 万美元的项目——《增材制造的可持续性与环境效益分析》(Analysis of AM Sustainability and Environmental Benefits)。


位于俄亥俄州扬斯敦的 America Makes 设施。照片来自 America Makes。

该项目将重点研究增材制造材料的再利用与回收方法,探索材料回收策略、生命周期评估以及帮助制造商采用环保实践的框架,以确保不影响零件性能与可靠性。研究将基于 ASTM 在增材制造标准、验证、认证与可持续性领域的专业经验,确保研究成果有助于行业最佳实践和监管指南的制定。

2024 年,总部位于波兰华沙的公司 AMAZEMET 在 Formnext 2024 展会上推出了其 Powder2Powder(P2P) 雾化系统。该系统可高效回收金属粉末并实现原位(in-situ)定制预合金原料的生产,为增材制造的可持续金属粉末生产提供了新的解决方案。