健康無小事！BOFA在博鰲亞洲論壇發(fā)表關(guān)于3D打印排放物對(duì)人體健康影響的研究論文

2021年11月12日，南極熊獲悉，煙塵和顆粒抽排技術(shù)的開發(fā)商BOFA國際公司在博鰲亞洲論壇上發(fā)表了一篇研究論文，回顧了3D打印工藝所排放顆粒和氣體的對(duì)空氣質(zhì)量的影響。

這份研究探討了像熔融纖維制造（FFF）和光固化打印這類3D打印技術(shù)，在制造過程中容易產(chǎn)生的有害空氣污染物，以及打印機(jī)制造商如何通過整合有效的過濾系統(tǒng)來保護(hù)員工的健康和產(chǎn)品質(zhì)量。

BOFA的3DP和增長(zhǎng)市場(chǎng)產(chǎn)品經(jīng)理Ross Stoneham說："該報(bào)告強(qiáng)調(diào)了安裝有效過濾解決方案的重要性，這些解決方案可以幫助捕捉和清除任何潛在的有害排放物。這不僅有助于保護(hù)操作人員免受潛在的有害空氣污染物的影響，而且還將保障所生產(chǎn)的產(chǎn)品和機(jī)器不受污染。"

△羅斯-斯通漢姆，BOFA的3DP和發(fā)展市場(chǎng)產(chǎn)品經(jīng)理。照片來自BOFA。

應(yīng)對(duì)AM的隱患

由于3D打印通常涉及熔化和燒結(jié)過程，其中一個(gè)特別值得注意的健康和安全問題是污染物的對(duì)空排放，這些污染物可能有各種形狀、大小和氣味。

作為便攜式排煙技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，BOFA一直在開發(fā)專門針對(duì)增材制造行業(yè)的產(chǎn)品組合，以幫助減少與3D打印機(jī)產(chǎn)生的空氣傳播排放物有關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)。

7月，BOFA與總部位于法國的3D打印機(jī)供應(yīng)商Atome3D簽署了分銷合作協(xié)議，提供其3D PrintPRO空氣過濾產(chǎn)品。這些設(shè)備可以被集成到第三方3D打印機(jī)中，以捕獲打印過程中排放的任何有害煙霧和顆粒。

這種空氣污染物包括超細(xì)顆粒（UFPs），其大小通常在納米范圍內(nèi)，而揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）具有明顯的刺鼻氣味。

這兩種類型的排放物的有害影響之前已經(jīng)有充分的案例證實(shí)，國家職業(yè)安全與健康研究所（NIOSH）等組織也發(fā)布了專門針對(duì)3D打印的健康和安全海報(bào)。

在其他地方，首爾國立大學(xué)的研究人員以前曾調(diào)查過噴嘴溫度對(duì)FFF 3D打印期間有害顆粒排放率的影響，美國環(huán)境保護(hù)局（EPA）的科學(xué)家也研究了FFF 3D打印期間的VOC排放，這次報(bào)告所研究的是碳纖維增強(qiáng)的ABS等復(fù)合材料。

△FFF過程中的微細(xì)顆粒釋放。圖片來自BOFA。

BOFA的3D打印排放報(bào)告

BOFA的研究報(bào)告特別關(guān)注兩種3D打印工藝——FFF和大桶光聚合技術(shù)（如立體光刻/SLA和數(shù)字光處理/DLP）。該研究旨在更好地引導(dǎo)3D打印市場(chǎng)的健康發(fā)展，使其了解3D打印機(jī)排放的影響，以便以更明智和安全的方式使用。

FFF和大桶光聚合工藝都很受入門級(jí)用戶的歡迎，然而它們的設(shè)計(jì)往往需要頻繁的手動(dòng)裝載、處理和工藝優(yōu)化，這些都發(fā)生在靠近打印室的地方。這意味著操作者有更大的可能接觸到空氣中的排放物。

在其他研究案例中，報(bào)告概述了3D打印機(jī)噴嘴的溫度如何極大地影響FFF工藝產(chǎn)生的顆粒量。噴嘴溫度的提高降低了打印過程中產(chǎn)生的平均顆粒大小，這意味著它們能夠更容易地穿透人體，隨后對(duì)個(gè)人的健康產(chǎn)生負(fù)面影響。

研究論文還發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)FF打印機(jī)排放的氣體還包括VOC，這有可能導(dǎo)致用戶出現(xiàn)頭痛、眼睛刺激、皮膚刺激，甚至職業(yè)性哮喘的疾病。

各種塑料絲材也被認(rèn)定為是擁有不同程度的污染物釋放材料。例如，ABS長(zhǎng)絲會(huì)釋放出苯乙烯、丙烯腈和丁二烯，而PLA長(zhǎng)絲則釋放出乳酸和有機(jī)酸。然而，由于用聚乳酸打印產(chǎn)生的氣味比ABS低得多，許多人認(rèn)為風(fēng)險(xiǎn)要低得多，甚至不存在，但數(shù)據(jù)顯示兩種材料都有VOC產(chǎn)生，不管人是否能用感官檢測(cè)。這就是為什么打印時(shí)進(jìn)行開窗通風(fēng)是大多數(shù)用戶的標(biāo)準(zhǔn)做法。

接著是大桶光聚合技術(shù)，在自然狀態(tài)下加熱液體材料所引起的光反應(yīng)也被證明會(huì)排放出空氣污染物質(zhì)。由于打印過程是將樹脂轉(zhuǎn)化為固體材料，而并不是所有的樹脂最終都進(jìn)入成品部件，隨后就會(huì)產(chǎn)生納米顆粒。BOFA的報(bào)告還關(guān)注了在后期加工過程中通過打磨、膠合和溶劑型整理等行為產(chǎn)生的排放。

△大桶光聚合過程中有機(jī)揮發(fā)物的排放。圖片來自BOFA。

3D打印排放物的危害有多大？

了解你在操作3D打印機(jī)時(shí)有關(guān)的空氣健康危害知識(shí)是很重要的。然而，雖然一般會(huì)將這些3D打印排放物分為VOC和顆粒，但也應(yīng)考慮到顆粒和氣體的復(fù)合效應(yīng)。

據(jù)BOFA稱，用戶有權(quán)了解他們的3D打印機(jī)的排放情況，同時(shí)，應(yīng)幫助雇主遵守其保護(hù)雇員的立法責(zé)任。

報(bào)告指出，認(rèn)識(shí)到顆粒大小對(duì)人體健康的影響尤為重要，因?yàn)榇蛴∵^程中排放的顆粒大小會(huì)影響它們?cè)谌说暮粑�系統(tǒng)中的沉積位置。顆粒越小，它就越能滲透到呼吸系統(tǒng)中，對(duì)人體的傷害也就越大。BOFA指出，氣體與呼吸系統(tǒng)的相互作用也必須加以考慮，因?yàn)榛瘜W(xué)品能夠通過用戶的肺部和皮膚被吸收。

△3DPrintPRO 3與3D打印機(jī)的整合。圖片來自BOFA國際公司。

減輕排放物的影響

除了教育讀者了解3D打印排放物的危害外，BOFA的報(bào)告還提出了一些緩解措施來保護(hù)用戶。

最有效的保護(hù)策略之一是從工程方面控制，如固定通風(fēng)系統(tǒng)和直接抽氣技術(shù)。然而，雖然這兩種技術(shù)都能合理有效地將用戶與危險(xiǎn)隔離開來，但它們并不總是能完全控制住工藝過程中產(chǎn)生的排放物，而且這些排放物可能會(huì)在構(gòu)建結(jié)束后，當(dāng)操作人員取回打印成品時(shí)釋放出來。

規(guī)程化管控和個(gè)人防護(hù)設(shè)備（PPE）也是保護(hù)人體免受排放危害的方法，但這些只是限制個(gè)人的暴露，而不是控制危險(xiǎn)本身。在報(bào)告中，BOFA認(rèn)為，針對(duì)3D打印排放風(fēng)險(xiǎn)能夠提供的最大保護(hù)水平是專業(yè)的直接提取（LEV）系統(tǒng)。

展望未來，BOFA預(yù)見到3D打印機(jī)的生產(chǎn)力不斷提高與打印材料的數(shù)量之間有直接的關(guān)系，反過來也與產(chǎn)生的排放物的數(shù)量有關(guān)。研究報(bào)告表明，未來增材制造會(huì)被更多地采用和趨于成熟，可能會(huì)促使人們更加關(guān)注該技術(shù)的安全性。因此，機(jī)器和材料制造商有責(zé)任確保他們進(jìn)行充分的測(cè)試，以確保他們的產(chǎn)品是安全的。

BOFA將在下周Formnext的展臺(tái)上展示研究論文的全部結(jié)果，希望了解更多信息的人可以在這里下載該論文。

相關(guān)論文鏈接：https://bofainternational.com/en/3d-printing-emissions/