3d打印机释放的颗粒会对环境产生负面影响

乔治亚理工学院和UL化学安全公司的研究人员表示，虽然消费级3d打印机近年来越来越受欢迎，但其释放的颗粒会对室内空气质量(IAQ)产生负面影响，并有可能损害呼吸道健康。

在这项由美国保险商实验室(UL)赞助的研究中，研究人员收集了3d打印机发出的颗粒，并进行了几项测试，以评估它们对呼吸细胞培养的影响。

领导这项研究的佐治亚理工学院地球与大气科学学院教授罗德尼·韦伯说:“所有这些在高剂量下进行的测试都表明，这些3d打印机使用的各种类型的细丝中的颗粒都有毒性反应。”

这项研究是一个多年研究项目的一部分，该项目旨在表征3d打印机在受控环境下的颗粒排放，并确定3d打印机制造商和用户可以采取的措施，以减少潜在的危害。虽然早期的研究专注于量化排放的颗粒，但这一次研究人员更仔细地研究了颗粒的化学成分及其潜在的毒性。

3d打印机通常是通过熔化塑料细丝，然后将熔体一层一层地沉积起来形成一个物体。加热塑料使其融化会释放出挥发性化合物，其中一些是由超细颗粒释放到打印机和物体附近的空气中。

在早期的研究中，研究小组发现，通常熔化灯丝所需的温度越高，产生的排放就越多。因此，需要更高温度融化的丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)塑料长丝比在较低温度融化的聚乳酸(PLA)长丝产生更多的排放。

为了测试排放物对活细胞的影响，研究人员与以色列魏茨曼科学研究所合作，将人类呼吸细胞和大鼠免疫系统细胞暴露在打印机产生的颗粒浓度下。他们发现ABS和PLA颗粒都对细胞活力有负面影响，后者引发了更强的毒性反应。但这些测试并没有反映实际的暴露情况

研究人员还对颗粒进行了化学分析，以进一步了解它们的毒性，并将其与城市室外环境中发现的颗粒的毒性进行比较。这种被称为氧化电位的分析模拟了气溶胶对细胞生物的毒性反应。

韦伯说:“毒性测试表明，在每个颗粒的比较中，聚乳酸颗粒的毒性比ABS颗粒更大，但由于打印机排放的ABS多得多，ABS的排放最终更令人担忧。”“总的来说，这些测试表明，随着时间的推移，暴露在这些灯丝颗粒中可能与城市环境中被车辆或其他排放物污染的空气一样有毒。”

这项研究的另一个发现是，3d打印机释放出的ABS颗粒具有与ABS灯丝不同的化学特征。

韦伯说:“当灯丝公司生产某种类型的灯丝时，他们可能会添加少量质量百分比的其他化合物来达到某些特性，但他们大多不会透露这些添加剂是什么。”“因为这些添加剂似乎会影响ABS的排放量，而且添加到ABS中的添加剂的类型和数量可能有很大的变化，消费者可能会购买某种ABS长丝，它产生的排放量可能远远超过不同供应商的长丝。”

该研究还研究了3d打印机的排放对哪种类型的室内环境影响最大。他们估计，在学校或办公室等商业建筑环境中，更好的通风可以限制暴露在排放物中的量。然而，他们报告说，在典型的通风效果较差的住宅环境中，暴露在空气中的量可能要高得多。

UL高级技术顾问Marilyn Black表示:“这些研究表明，3d打印机的颗粒和化学排放物可能会导致意外的污染物暴露危害，我们很高兴与大家分享这项研究，以便采取措施降低健康风险。”

3-D打印机操作员可以采取的措施，以减少其对空气质量的影响，包括:

• 只在通风良好的地方操作3d打印机
• 将喷嘴温度设置在灯丝材料建议温度范围的较低端
• 远离操作机器
• 使用经过测试和验证具有低排放的机器和灯丝。

佐治亚理工学院

www.gatech.edu

-副主编克里斯·瓦夫拉编辑，控制工程， CFE传媒，cvavra@cfemedia.com．

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