在第十六屆中國（無錫）國際設計博覽會(hui) 現場，觀眾(zhong) 正在訂製3D打印巧克力。

不經意間，增材製造（3D打印）已走進我們(men) 的生活。商場、學校、家庭都能發現它的身影，也許你案頭的擺件、孩子手中的玩具就來自3D打印。

在幾家電商平台上檢索3D打印，從(cong) 上百萬(wan) 的大型商用設備、數百元的3D打印筆，到幾十元的打印耗材，各類各款應有盡有。從(cong) 平台的銷售記錄看，不少型號的3D打印機銷量不錯。

但日前，國外一項研究表明，3D打印機的使用者和使用3D打印產(chan) 品的消費者，可能麵臨(lin) 健康和安全風險，讓人不禁想問“3D打印還可靠嗎”？

發現新問題

日前，美國國家職業(ye) 安全與(yu) 健康研究所的研究人員在評估了ABS（丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物）材料3D打印過程後認為(wei) ，打印過程釋放出的顆粒，對人類肺部會(hui) 造成中度毒性傷(shang) 害。

一份題為(wei) 《美國環境保護署最新3D打印排放研究》的報告，分析了實驗條件下3D打印拉絲(si) 擠出機（一種用來製造3D打印機機絲(si) 的設備）的排放情況，並預測稱使用3D打印機時，沉積在呼吸道特定位置的顆粒數量對人體(ti) 會(hui) 產(chan) 生潛在危害。

“迄今為(wei) 止，大眾(zhong) 幾乎不會(hui) 注意到自己暴露在3D打印機排放中。”該報告作者說，“應增強公眾(zhong) 對於(yu) 3D打印機排放的認識，而且兒(er) 童對其排放的易感性可能更高。”

在2020 年風險分析協會(hui) 虛擬年會(hui) 期間舉(ju) 行的 3D 打印和新興(xing) 材料風險評估研討會(hui) 上，與(yu) 會(hui) 者報告的幾項研究表明，3D 打印通過熔化塑料細絲(si) 或其它基礎材料來工作，這些材料包括納米粒子、金屬、熱塑性材料等。當塑料或其它基礎材料被加熱熔化時，它們(men) 會(hui) 在附近空氣中釋放揮發性化合物，影響室內(nei) 空氣質量和公共健康。

該會(hui) 議建議，選擇更加環保的3D 打印材料尤為(wei) 重要。隨著 3D 打印技術的日益普及，監管機構、製造商和用戶需要將注意力集中在更好地管理 3D 打印帶來的潛在風險上。

3D打印的本質

“3D打印始於(yu) 快速成型技術，其本質是一個(ge) 材料加工成型的技術。在航空、航天、航海、兵器、醫療、汽車、工業(ye) 等領域發展前景廣闊，被譽為(wei) ‘第三次工業(ye) 革命’的核心技術。”東(dong) 華大學材料科學與(yu) 工程學院複合材料係主任遊正偉(wei) 告訴《中國科學報》，“增材製造在大規模工業(ye) 化製造方麵並無優(you) 勢，因此其主要應用領域是數量相對少的裝備、新型結構材料創新、個(ge) 性化醫療和工業(ye) 設計、創意產(chan) 品環節。”

科學家會(hui) 根據3D打印材料性能，依據所需的應用領域進行針對性的開發。目前，根據成型原理和所適用的材料，3D打印主要可分為(wei) 四類：一是適用於(yu) 塑料的熔融擠出成型技術（FDM）；二是適用於(yu) 液態光敏樹脂的光固化3D打印技術（SLA、DLP等）；三是適用於(yu) 凝膠類材料的直接墨水書(shu) 寫(xie) 打印技術（DIW）；四是適用於(yu) 金屬粉末或聚合物粉末的選擇性激光熔化技術（SLM）和選擇性激光燒結（SLS）等。

“對於(yu) 3D打印是否存在汙染或對人體(ti) 、環境有害的因素，我認為(wei) 要從(cong) 3D打印加工過程和成型後使用過程兩(liang) 個(ge) 方麵來分析。”遊正偉(wei) 說。

他解釋道，FDM主要用於(yu) 塑料加工，也是受眾(zhong) 麵最廣的3D打印方式，其本質就是塑料熔化後的三維成型，因此在加工過程中所帶來的汙染或者微小顆粒釋放非常有限。對於(yu) 光固化打印技術和DIW，其本質是利用紫外光、溫度或者擠出剪切力等相對溫和的外界因素改變材料流變性，最終獲得三維結構，其使用的也是樹脂或凝膠類材料，因此加工過程中基本不會(hui) 產(chan) 生對人體(ti) 有害的因子，除非部分材料使用了一些有機溶劑，但這兩(liang) 種技術基本都在實驗室中使用，通常有專(zhuan) 用的通風保護設施。而SLM和SLS加工過程中大量使用粉末材料，因此粉塵、微粒帶來的健康風險較高，但現有的SLM和SLS打印機都采用相對密閉的設計，且加工車間或實驗室也有標準化的防範措施和要求。

對此，中科院寧波材料技術與(yu) 工程研究所增材製造技術團隊研究員許高傑也表達了類似看法。

“3D打印有沒有汙染或毒性，取決(jue) 於(yu) 所用的打印材料。”許高傑對《中國科學報》說，“目前所用的3D打印材料基本都是市場上已有的材料，特別是很多高分子材料，都是人們(men) 日常生活中常見和經常接觸到的材料，在汙染或毒性方麵是經過考查評價(jia) 後允許使用的。”

3D打印本“無罪”

“總體(ti) 來說，3D打印作為(wei) 一種新型製造技術，受到全球青睞，其本身是沒有問題的。”許高傑說，“考慮到有些高分子材料（或化工產(chan) 品）在加工時有一定的（汙染或毒性）排放，如果要用作3D打印材料，必須充分考慮在成型加熱時可能出現的排放，進行材料篩選和研發。負責任的3D打印材料研發人員和生產(chan) 單位，都會(hui) 把材料使用帶來的安全問題放在首位。”

遊正偉(wei) 認為(wei) ，相對於(yu) 金屬、塑料進行削、切、磨等傳(chuan) 統機床“減材製造”所形成的細微顆粒、廢料、廢氣，“3D打印技術反而安全性更高”。

“部分3D打印產(chan) 品在後續使用過程中，會(hui) 由於(yu) 磨損等因素產(chan) 生塑料微粒或納米填料的問題。但這種‘原罪’不能歸於(yu) 3D打印，而是材料本身的問題，即便不使用3D打印產(chan) 品，生活中也有倒模、吹塑等各種複合材料加工製品。因此，沒有絕對‘無汙染、無風險’的情況。在同等條件下，3D打印用料更少、更方便，保護措施更好、安全性更高。”遊正偉(wei) 說。

專(zhuan) 家認為(wei) ，某些高分子材料產(chan) 品存在潛在危害是整個(ge) 製造業(ye) 麵臨(lin) 的共性問題。解決(jue) 這一問題還要聚焦於(yu) 新型材料的研發，用其替代現有塑料、樹脂等不可降解材料。

“但有一個(ge) 問題應引起重視。”遊正偉(wei) 說，“對打印過程中出現的問題，工廠或實驗室都有相應的防護條件和措施，但3D打印逐漸進入家庭後，可能有防護不到位的情況。這一方麵要求我們(men) 加強增材製造新材料的研發，研製出性能優(you) 越、環境友好的新材料，另一方麵應該建立包括設計、材料、產(chan) 品性能、認證檢測等在內(nei) 的一整套增材製造安全標準體(ti) 係。”