3D打印有毒吗？如何防范健康风险

3D打印（或增材制造）正在变得越来越重要，不再限于简单3D打印塑料和金属薄板，而更多地改变原型制作和生产过程。但是，3D打印有毒吗？如何防范健康风险？

Underwriters Laboratories研究所和佐治亚理工学院（Georgia Tech）的Chemical Insights发现，许多台式3D打印机在工作的时候，会产生可能影响人类健康的超细颗粒（UFP）和许多挥发性有机化合物（VOC）。

超细颗粒可以被吸入并深入人肺系统，引发肺部刺激、呼吸道和胸部不适，以及哮喘。长期接触可能导致呼吸系统疾病和心血管疾病。接触挥发性有机化合物，会导致头痛，刺激眼和鼻子，引起类似流感的症状。当在小型或通风不良的房间（例如小型车间或单个工作站），以及具有多台打印机同时运行，且通风控制不足的大型工业空间中使用3D打印机时，这些健康问题尤其值得注意。

FDM线材、排放物和毒性

研究发现，不同的3D打印线材，产生的排放物和排放物的毒性会不同。其中大多数是化学成分已知的热塑性塑料，但可能存在添加剂和其他杂质。研究显示了与线材相关的一系列VOC：

· 已发现丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）线材，会释放超过175种不同的VOC，包括致癌物，如苯乙烯和二氯甲烷。

· 聚乳酸（PLA）线材，会产生了50多种已确定的VOC，包括会影响眼睛、皮肤、呼吸系统和中枢神经系统的1-丁醇。但是，PLA的排放率远低于ABS。

· 尼龙线材发出一系列不同的低水平VOC。超过90％的挥发性排放物是己内酰胺，会影响眼睛、皮肤、肝脏、肾脏和呼吸系统、心血管和中枢神经系统。

· VOC排放成分和总VOC排放水平取决于材料种类、温度等。ABS和尼龙线材的超细颗粒和总VOC排放速率均高于PLA。

以下解决问题的步骤，保护免受3D打印带来的健康危害。

· 操作时避免站在打印机附近或上方；

· 将喷嘴温度设置在建议温度范围的下限，同时又不会降低打印质量；

· 使用3D打印机制造商特别推荐的材料；

· 购买安全的3D打印设备和材料；

此外，美国国家职业安全与健康研究所（NIOSH）建议：

· 在打印机附近放置装有高效微粒空气（HEPA）过滤的局部排气通风系统；

· 使用通风的机壳，或者密闭空间；

· 将打印机放在通风橱，或排到外面的通风孔；

· 制定一套标准操作程序以减少暴露的可能性；

· 禁止在打印车间附近饮食；

· 使用个人防护设备，例如防热手套或耐化学手套，安全眼镜或面罩，实验室工作服或工作服等；

· 适当时考虑使用呼吸防护设备。

· 设定标准

尽管有一些保护工业环境中，针对特定​​VOC和总颗粒的工人职业标准和准则，但并未针对UFP，或3D打印排放物中发现的许多VOC。

Chemical Insights与包括打印机制造商和用户在内的一系列利益相关者合作，为测试和评估3D打印机的颗粒和化学物质排放，创建了美国国家标准。该研究集中于熔融长丝制造技术，但标准中介绍的方法也适用于其他打印机类型。