麻省理工學(xué)院推出可持續(xù)3D打印機(jī)，利用人工智能將食物垃圾轉(zhuǎn)化為有用物品

2025年7月22日，南極熊獲悉，來自麻省理工學(xué)院的兩位畢業(yè)生開發(fā)一款能夠?qū)⒓彝ナ澄锢D(zhuǎn)化為可用物品的桌面3D打印機(jī)。這款名為FOODres.AI的打印機(jī)由王一清和曹碧如共同研發(fā)，結(jié)合了人工智能、實(shí)時(shí)材料分析和基于擠壓的3D打印技術(shù)，能夠?qū)⑾憬镀ず褪卟诉吔橇系扔袡C(jī)廢料重新利用。項(xiàng)目源自麻省理工學(xué)院IDEAS社會(huì)創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽，這是一個(gè)支持學(xué)生主導(dǎo)的環(huán)境和社會(huì)倡議的大學(xué)孵化器。

桌面3D打印系統(tǒng)通過一款移動(dòng)應(yīng)用程序處理輸入，應(yīng)用程序利用手機(jī)攝像頭和自訓(xùn)練的物體檢測模型來識別廢料的類型?；诜治鼋Y(jié)果，人工智能評估打印適性并提出配方，將廢料與天然添加劑混合，生成生物塑料糊狀物。設(shè)備內(nèi)部的材料處理模塊負(fù)責(zé)制備混合物，然后通過三軸擠出系統(tǒng)進(jìn)行沉積。用戶可以從預(yù)加載的模板（包括杯墊和杯托）中進(jìn)行選擇，也可以上傳自定義設(shè)計(jì)。這款打印機(jī)可打印長寬各240毫米、高220毫米的物體。

△Foodres.AI3D打印機(jī)。圖片來自Foodres.AI。

這款打印機(jī)器設(shè)計(jì)精巧，易于操作，無需任何 3D 打印經(jīng)驗(yàn)。它有兩個(gè)開口，一個(gè)用于放入廚余垃圾，另一個(gè)用于取出打印物品，并配有半透明外殼，可直觀展示內(nèi)部打印過程。移動(dòng)界面提供可視化工作流程，包括形狀選擇、實(shí)時(shí)反饋以及根據(jù)可用材料自定義顏色或紋理。軟件會(huì)根據(jù)用戶輸入自動(dòng)調(diào)整打印參數(shù)，支持標(biāo)準(zhǔn)化和個(gè)性化輸出。

Foodres.AI機(jī)器原型于2024年12月在馬薩諸塞州劍橋市創(chuàng)建。根據(jù)項(xiàng)目文件，美國的食物損失和浪費(fèi)每年產(chǎn)生約1.7億公噸二氧化碳。通過在殘?jiān)M(jìn)入堆肥箱或垃圾填埋場之前進(jìn)行干預(yù)，該設(shè)備實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)造者所說的“超本地循環(huán)經(jīng)濟(jì)”。用戶測試表明，人工智能輔助檢測提高了打印質(zhì)量，并且過程透明且易于實(shí)踐，提高了參與度。這款打印機(jī)能夠使可持續(xù)行為切實(shí)可行，是開發(fā)的核心重點(diǎn)。

△界面設(shè)計(jì)。圖片來自 FoodRes.AI。

FOODres.AI 獲得了麻省理工學(xué)院 IDEAS 挑戰(zhàn)賽的資助，挑戰(zhàn)賽設(shè)在PKG 公共服務(wù)中心。他們的團(tuán)隊(duì)作為 2024 屆參賽者，獲得了 4,000 美元的種子基金。IDEAS 要求項(xiàng)目由麻省理工學(xué)院的學(xué)生主導(dǎo)，并根據(jù)可行性、情境創(chuàng)新和影響力衡量標(biāo)準(zhǔn)對提案進(jìn)行評估。這款桌面打印機(jī)符合這些標(biāo)準(zhǔn)，它為一個(gè)廣為人知的環(huán)境問題提供了一個(gè)家庭規(guī)模的制造解決方案，同時(shí)無需專業(yè)知識或基礎(chǔ)設(shè)施。

2025年，這項(xiàng)設(shè)計(jì)榮獲兩項(xiàng)重要國際獎(jiǎng)項(xiàng)，并獲得了國際認(rèn)可。打印系統(tǒng)榮獲社會(huì)設(shè)計(jì)類別的A'設(shè)計(jì)白金獎(jiǎng)，由專業(yè)人士、學(xué)者和媒體組成的評審團(tuán)評選，僅授予排名前1%的參賽作品。評委們高度評價(jià)了打印機(jī)使環(huán)保參與變得觸手可及的能力，以及對人工智能和材料科學(xué)的融合。此外，它還榮獲了iF設(shè)計(jì)獎(jiǎng)，旨在表彰全球工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的杰出成就。這兩個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)都使項(xiàng)目與其他具有社會(huì)影響力的數(shù)字制造創(chuàng)新項(xiàng)目并駕齊驅(qū)。

△基于食物垃圾的測試材料和3D打印樣品的特寫。圖片來自Foodres.AI。

這臺由劍橋大學(xué)研發(fā)的機(jī)器將食物殘?jiān)匦露x為功能性創(chuàng)造的原材料，而非不可避免的廢棄物。與依賴集中物流的堆肥或再分配項(xiàng)目不同，這種方法實(shí)現(xiàn)了家庭內(nèi)部的再利用。雖然這款 3D 打印機(jī)仍處于原型階段，但它展示了增材制造和人工智能如何融合，以支持家庭層面低門檻、環(huán)保的實(shí)踐。