温馨提示:3D打印机排放有害健康,如同吸入二手烟 

3D打印新闻 /[深度]
发布时间: 2022-10-25 15:58
2021年12月10日,一则“韩国3D打印课堂检测出大量致癌物,疑致老师患罕见肉瘤”的新闻,像一颗炸弹扔在了3D打印行业,大家开始反思和讨论3D打印机的排放物对人体到底有没有危害?
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到2024年,3D打印市场预计将以23%的复合年增长率增长,3D打印机现在变得很受欢迎,在公司、学校甚至家庭中也越来越常见。但人们很少会考虑3D打印机的排放问题,虽然我们都知道它的存在,却不知道到底危害有多大,以至于选择性的忽视了这一客观存在的问题。

目前,针对于3D打印加热塑料释放的微小颗粒和挥发性化合物,已有一些国外的机构和院校开展了系列的研究,越来越多的证据表明3D打印机的潜在毒性。
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2013-2016年,美国伊利诺伊理工学院做了一项研究,通过在封闭空间对包括FlashForge Creator,Makerbot Replicator 2X在内的5款3D打印机做了测试,结果表明3D打印机在打印过程中向空气中排放大量有害的超细颗粒 (UFP)。

当使用PLA(聚乳酸)材料在较低温度下打印时,3D打印机每分钟排放约200亿个粒子,而将材料换作需要更高打印温度的ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯),每分钟排放约2000亿个粒子。

此外,研究表明PLA材料释放出一种名为丙交酯的良性化学物质,ABS释放出苯乙烯,一种既有毒又致癌的化学物质。研究人员将其比作在封闭空间中使用燃气或电炉,又或者在室内吸烟,据称这些颗粒和化合物可能会导致癌症或其他疾病。
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如果说先前的研究已经表明,桌面3D打印机正在释放小颗粒排放物,但它尚未准确检测出与打印相关的颗粒和化学物质所含成分。

2016-2018年,美国佐治亚理工学院研究人员收集了3D打印机释放的颗粒,并进行了多项测试。结果表明,消费级3D打印机排放的颗粒可能会对室内空气质量产生负面影响,并有可能损害呼吸系统。

一,熔化材料所需的温度越高,产生的排放就越多。
二,PLA粒子比ABS粒子毒性更大,但由于打印ABS排放量更大,最终ABS的危害大于PLA。
三,ABS产生的不同挥发性有机化合物VOC不少于200种,其中包括许多已知和可疑的刺激物和致癌物。检测到的常见VOC包括甲醛、苯乙烯和己内酰胺。尼龙会释放出一系列不同的低水平VOC,PLA的排放率较低,但仍被发现会产生50多种已确定的VOC。
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虽然美国佐治亚理工学院已经指出了3D打印会排放VOC,但并没有考虑到当某些添加剂被加入到3D打印材料时,这些排放物会如何变化。

2019-2021年,
美国环境保护署EPA的研究人员进行了一项新的塑料排放研究。首先,研究小组发现带有碳纳米管的材料会释放出两种新的VOC气体;然后,提高打印温度对增加VOC排放的影响最为显着,其次是增加加热材料的时间。

EPA研究人员通过从16项不同的3D打印机排放研究中收集数据,检查了PLA和ABS材料排放的不同特征。他们发现,使用这两种材料时释放的大部分颗粒都是超细尺寸,这表明无论使用ABS还是PLA都可能会暴露于可吸入颗粒。他们还发现,使用ABS材料比PLA材料产生更多的颗粒数,这表明ABS的使用者可能会接触到更多体积的超细颗粒。
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2020年美国风险学会举办的3D打印与新兴材料的暴露与风险评估研讨会上,由美国国家职业安全与健康研究所的Yong Qian进行的另一项研究表明,通过检查人类肺细胞和通过吸入暴露的大鼠,评估3D打印过程中产生的ABS排放物的潜在毒性。结果表明,打印过程中排放的颗粒在人肺细胞中引起中度毒性,在动物中产生的毒性较小。

2022年,乔治亚州立大学公共卫生学院和非营利组织化学洞察研究所 (CIRI) 发布了一份《3D打印机排放颗粒的剂量测定和毒理学分析》的报告,表明使用ABS和PLA材料的FDM打印机产生的颗粒物对人体呼吸道、DNA造成损害,即使是在低水平时也是如此。

由研究转为标准。基于研究数据和第三方贡献,由Chemical Insights Research Institute(化学洞察研究所)主导制定了测试和评估3D打印机颗粒和VOC排放的共识标准ANSI/CAN/UL 2904 。该机构还在继续相关的研究,包括金属曝光和其他打印技术。

以上是目前国外几项关于3D打印排放物对人体有害的研究,研究人员通过受控测量方法、粒度分布、化学品释放和暴露评估等方法,向我们证明了该技术会在操作过程中向空气中释放挥发性有机化学物质 (VOC) 和超细颗粒 (UFP),从而引发人类健康问题。
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目前,3D打印已经走进学校,成为一种教育工具,这意味着儿童和青少年可能会经常接触到3D打印机排放物。与成人相比,这些排放物的影响可能对儿童造成不成比例的伤害。据EPA研究人员测试发现,最大的预测颗粒沉积在9至18岁的年龄段最高,并且预计最大的颗粒沉积发生在肺部。

亟待解决的问题,把风险降到最低

随着3D打印技术的日益普及,监管机构、制造商和用户可能需要将注意力集中在更好地管理潜在风险上。我们一起看看都有哪些方法。

  • 将喷嘴温度设置在建议温度范围的下限。
  • 使用经过测试和验证具有低排放的机器和材料。
  • 避免在打印机运行时站在打印机附近。
  • 使用制造商专门为打印机推荐的材料。给打印机安装外壳和HEPA过滤器。
  • 将打印机放在通风柜下或靠近排气口的地方。
  • 使用个人防护装备,例如安全眼镜、面罩、实验室外套或工作服,甚至在适当时考虑使用呼吸防护设备。

3D打印真正走入学校或家庭已经有一段时间,目前国内在3D打印机使用上的潜在风险研究还是空白。等到哪一天,消费者对此提出了质疑,我们希望看到届时也能有相关的政策或标准可以借鉴,有规可循才能促使3D打印行业进一步发展。

3D打印机除了不能“即插即用”,还存在传统的电气和物理安全隐患,这些是客观存在的问题,不能忽视。
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