3D 打印技術被視為一項突破性科技，但其可持續性卻受到質疑。大部分 3D 打印機仍然依賴石油基塑料，而環保替代品則過於脆弱，無法用於需要強度的部件。這種取捨讓研究人員不斷尋找既能達到環保，又能保持耐用性的打印解決方案。麻省理工學院（MIT）計算機科學與人工智能實驗室（CSAIL）和哈索·普拉特納學院的研究團隊最近發佈了一個名為 SustainaPrint 的新系統，旨在解決這一問題。
SustainaPrint 結合了軟件和硬件，能夠對設計中最受力的區域進行戰略性加固，使用更強的材料，而其餘部分則保持環保。該系統運行模擬，預測 3D 模型中應力可能積聚的位置，然後將高性能塑料分配給這些區域。其餘部分則使用可生物降解或回收的材料進行打印，從而減少塑料的使用，同時不影響結構性能。MIT 博士生 Maxine Perroni-Scharf 指出，「我們希望將來 SustainaPrint 能夠在工業和分散製造的環境中使用，因為當地的材料庫存可能在質量和成分上有所不同。」
在實驗中，研究團隊選擇了 Polymaker 的 PolyTerra PLA 作為環保材料，並使用 Ultimaker 的 PLA 進行加固。僅僅 20% 的加固就能恢復高達 70% 的強度，這說明了 SustainaPrint 方法的有效性。研究人員打印了數十個物件，包括戒指、梁、牆鉤、耳機支架和植物盆，並使用三種方法進行測試：全環保、全強度和混合的 SustainaPrint 方法。每個物件都經過拉伸、彎曲或撕裂測試，以測量其強度。在幾個案例中，混合打印的強度與完全加固版本相當，甚至在某次測試中，混合版本的表現超過了全強度打印的版本，顯示出在特定幾何形狀和加載條件下，戰略性地混合材料可能實際上超越單一均質材料的性能。
SustainaPrint 採用自定義介面，使用者可以上傳 3D 模型。模擬程序會繪製出應力最有可能作用的區域，並標示出需要加固的區域。為了使這一方法廣泛可及，團隊還製作了一個低成本的 DIY 測試工具包，使用 3D 打印模塊與日常物品如引體向上杠或數字秤相結合。該軟件和工具包將以開源形式發佈，方便用戶自由修改和使用。團隊也認為這具有很高的教育價值。Perroni-Scharf 表示，「在教室中，SustainaPrint 不僅僅是一個工具，它是一種教導學生有關材料科學、結構工程和可持續設計的方式。」合著者、哈索·普拉特納學院的教授 Patrick Baudisch 補充道，「這個項目解決了一個關鍵問題：當沒有計劃實際使用這些材料時，收集材料以便回收的意義何在？」
該工作將於九月在 ACM 用戶界面軟件與技術研討會上發表。研究人員表示，SustainaPrint 的出現意味著未來的 3D 打印不必在強度與可持續性之間進行取捨。
