2023年12月13日，安全研究专家Underwriters Laboratories的非营利机构Chemical Insights
Research Institute
(CIRI)最新发布的研究强调了与材料挤出3D打印相关的健康风险。据称，CIRI是科学文献中最全面的3D打印排放数据库之一，涵盖了五年内进行的500多项暴露研究。
研究人员指出：“3D打印释放的是一种复杂的混合物，其中包括超细颗粒和各种危险化学物质。与这些化学物质接触可能会超出建议的接触限值，并可能引发急性、慢性或发育方面的健康影响。”
在论文中，研究人员强调：“用户应该意识到这些排放的潜在危害，并采取适当的措施来减轻暴露。”
报告建议的预防措施包括在宽敞的环境中进行3D打印、改善通风，以及避免使用高排放材料，例如含有苯乙烯单体的材料。
调查3D打印排放
众所周知，挤出3D打印是非工业环境下应用最广泛的技术之一。根据数据显示，近几年3D打印机在家庭环境中的使用日益增多，由此引发了公众健康问题，用户会出现头痛、刺激和呼吸道症状。
为了全面评估这些健康风险，研究人员进行了447次3D打印来测量颗粒排放，并进行了58次3D打印来测量VOC排放。研究人员测试了来自六家未具名制造商的14台FFF 3D打印机。
对来自13个不同制造商的45根不同颜色和材料的细丝进行了评估。这些材料包括广泛使用的聚合物，如ABS、PLA、尼龙、HIPS、PVA、PETG、ASA和TPU。还评估了与ABS、PLA和尼龙聚合物共混的复合材料，如聚碳酸酯（PC）、阻燃剂（FR）、青铜粉、短切碳纤维和玻璃纤维。同时，研究人员还分析了金属复合丝。
测试后，使用统计分析来评估颗粒和VOC排放与3D打印条件之间的相关性。这些条件包括3D打印机设计、设置以及长丝材料和属性。
CIRI的研究结果
研究人员发现，ABS、HIPS和尼龙材料产生的颗粒排放量最高。3D打印过程中释放的颗粒主要是超细颗粒，能够深入渗透到人体肺部、血液和大脑中，与呼吸系统和心血管疾病相关。金属复合材料通常排放较大颗粒，并具有较高排放量。
此外，在80%的研究长丝中检测到了甲醛、苯乙烯和乙醛等致癌物质。研究人员确定了3D打印过程中排放的大量VOC，包括芳香族化合物、醛类、醇类、酮类、酯类和硅氧烷。
有害化学物质的排放量超过了NAAQS建议的空气质量限值。苯、苯乙烯、甲醛、苯甲醛、乙醛和己内酰胺是最受关注的挥发性有机化合物。
ABS和HIPS材料被强调为在颗粒和VOC暴露方面最受关注的材料。尼龙的颗粒和己内酰胺暴露量较高，而ASA则排放大量有害挥发性有机化合物。研究人员发现，尽管存在一些异常值，但聚乳酸的挥发性有机化合物和颗粒物排放量普遍较低。
改变3D打印机和长丝条件会导致排放水平发生很大变化。有趣的是，颗粒排放对3D打印条件比VOC排放更为敏感。
对于ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）这种材料，长丝的颜色是影响颗粒排放的一个重要因素。具体而言，黑色的长丝通常是发射率较低的材料，而其它颜色的长丝会随着颜色变化，颗粒排放水平也相应变化。
在本研究中，提高挤出温度会增加ABS颗粒排放量，但会减少PLA排放量。此外，发现提高3D打印速度会显着增加ABS的颗粒排放量，而与PLA没有发现显着关联。
最终，研究人员得出结论，由于FFF 3D打印排放的UFP和有害化学物质的混合物，会带来健康问题。ASB、PLA和尼龙材料释放的颗粒已被证明会诱发炎症反应、细胞死亡和氧化应激，表明吸入后会对健康产生不利影响。
因此，南极熊呼吁广大熊友在进行非工业级别的3D打印时，尽量选择通风良好的环境进行操作，以减少颗粒物和有害气体对健康的潜在影响。此外，为了更有效地保护自己的健康，可考虑配备专门的3D打印排烟设备，这些设备能有效过滤空气中的颗粒物，降低对呼吸系统的潜在风险。
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