從20世紀80年代3D打印成為現(xiàn)實開始，僅僅30多年，3D打印技術就已經(jīng)深入到社會生活的各個方面。工業(yè)級別的3D打印機可以用于復雜零部件的一次成型，不僅可以減少成本，還可以保持零件之間質(zhì)量與精度的統(tǒng)一，還可以用于模具的快速制作，提高生產(chǎn)效率。而桌面級別的3D打印機也已經(jīng)在我們的日常生活中有了廣泛應用。
3D打印的工作原理是以線材塑料或其他基礎材料為原料，通過高溫將材料融化，并按照數(shù)字模型分區(qū)形成的截面逐層累增打印。常用的熱塑材料有ABS樹脂、HIPS、聚碳酸酯、尼龍等。在打印過程中，熱塑材料在高溫下融化，不僅會釋放出多種揮發(fā)性有機化合物(VOCs)，還會釋放出大量超微顆粒(UFP，直徑小于0.1微米的粒子)，從而降低室內(nèi)空氣質(zhì)量，甚至對人體健康造成危害。
不同材料進行3D打印時釋放的VOCs成分也有區(qū)別，例如ABS會釋放苯乙烯。對人體神經(jīng)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)等造成毒害。而超微顆粒可以通過呼吸在肺部沉積，甚至透過肺泡進入血液循環(huán)系統(tǒng)，從而損害人體健康。過去幾年，已經(jīng)有多項研究對3D打印釋放的污染物對人類健康可能造成的負面影響進行了調(diào)查，并得出了一些結果。例如UL化學安全和佐治亞理工學院就曾進行過為期兩年的調(diào)查，探討臺式3D打印機對室內(nèi)空氣質(zhì)量影響。
12月15日，3D打印和新興材料暴露和風險評估研討會上，一些新的研究成果發(fā)布，不僅揭示了3D打印釋放的超微顆粒對室內(nèi)空氣質(zhì)量和公共健康的影響，也探討了這些釋放物的具體成分、顆粒大小和停留時間等研究。如美國國家職業(yè)安全和健康研究所的研究評估了ABS 樹脂釋放的顆粒對于人類肺部細胞的毒性。
3D打印污染排放的研究對于檢測儀器的依賴程度很高。其中的VOCs可以需要使用質(zhì)譜儀器進行檢測。美國環(huán)境保護署的一項研究就使用了定制的反應器和質(zhì)譜儀(熱診斷研究系統(tǒng)(STDS))，在反應器中模擬實際打印過程中加熱的時間、溫度以及以及噴嘴處的氧氣濃度，然后利用質(zhì)譜儀器進行分析。超微顆粒的在環(huán)境空氣污染研究就已經(jīng)有了較為成熟的計數(shù)與分析系統(tǒng)，可以集超微顆粒計數(shù)和視頻記錄于一體。通過類似的系統(tǒng)，研究者可以分析3D打印時，超微顆粒的分布、在空氣中的停留時間等情況。
目前，3D打印污染排放的研究仍然處于起步階段，國內(nèi)的相關研究更少。技術是科技發(fā)展的趨勢之一，未來還會在生產(chǎn)和生活中進一步普及。因此關于這種技術對環(huán)境的污染和對人體健康的損害都是必須要解決的問題。有一些簡單的措施可以幫助操作人員減少3D 打印對室內(nèi)空氣質(zhì)量的負面影響，比如保持通風良好、為3D打印加裝外殼、等噴嘴溫度設置為材料溫度范圍的下限等。然而這些措施治標不治本，要想徹底解決這一難題，我們還是需要從材料以及3D打印技術本身的改進著手，而這要求我們升級檢測手段，對3D打印污染排放有更深的了解。
55
449717568