從工業到教室，3D列印如何更強、更環保？

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2025/09/24 從工業到教室，3D列印如何更強、更環保？

麻省理工學院(MIT)與德國哈索・普拉特納研究所(HPI)共同開發SustainaPrint系統，透過創新的材料強化策略，達成「減少材料使用」與「保持結構強度」，象徵3D列印邁向永續製造的重要里程碑。

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SustainaPrint，一款結合環保和高強度耗材的3D列印系統

解決3D列印兩大難題：環保與強度
即使3D列印技術不斷進步，市面上仍普遍使用石化塑料，而相對環保的線材卻難以承受負載。有見及此，SustainaPrint推出「軟硬兼施」的解決方案：

1. 軟體透過有限元素分析(FEA)，找出設計中最容易受力的區域。
2. 硬體在關鍵部位使用高強度塑料，其他部分改用環保線材列印。

結果，不僅大幅減少材料消耗，還確保成品在實際使用中依舊具備高性能。SustainaPrint應用在產業製造與分散式製造中，即便在地材料品質不一，也能透過測試工具與最佳化演算法，維持可靠性能。

PolyTerra PLA纏繞在回收紙板捲軸上，並附有回收標籤和外包裝

測試成果：強度與環保兼得
研究團隊選用Polymaker PolyTerra PLA(環保線材)搭配Ultimaker Tough PLA(高強度線材)進行測試，結果發現只需20%強化比例，混合列印品即可回復高達 70%強度。而在某些幾何結構下，混合列印甚至優於全強度材料，因為受力分佈更均勻，可避免脆裂。

測試物件從機械零件到日常用品，都展現了接近純PLA的性能表現，證明這項技術在工業與生活應用上皆具可行性。

永續教育與開源未來
為了讓更多人實測材料強度，團隊還開發了一款DIY測試工具包，可透過3D列印製作，並結合日常用品(如引體向上桿或電子秤)測量抗拉與抗彎性能。

更重要的是，SustainaPrint將全面開源，免費釋出軟體和測試工具，未來還會加入AI推論物件功能，自動判斷受力需求，進一步簡化設計流程。因此在教室裡，SustainaPrint不只是軟體，更是一個教育工具，讓學生同時學習材料科學、結構工程和永續設計。

Amazemet工程師正在使用西門子Xcelerator軟體

全球3D列印永續趨勢
除了MIT和HPI的這項創新技術，全球3D列印產業也在推動環保。ASTM International正領導600萬美元研究計劃，分析3D列印材料回收與環境效益。波蘭的AMAZEMET則推出Powder2Powder系統，將金屬粉末回收再製，生產客製化合金粉，推動永續金屬3D列印。

這些進展都顯示了3D列印正在從「便利」走向「綠色革命」，將成為工業、教育與日常生活的永續解方。

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