近期，煙氣和顆粒提取技術開發商BOFA International發表了一篇研究論文，聚焦熔絲(si) 製造和還原聚合等3D打印中產(chan) 生的有害空氣汙染物，並對打印機製造商如何通過集成有效的過濾係統保護員工健康和產(chan) 品質量提出了建設性意見。

“該報告強調了安裝有效過濾解決(jue) 方案的重要性，這些解決(jue) 方案可以幫助捕獲和去除任何潛在的有害排放物，”BOFA公司3D打印和增長市場產(chan) 品經理Ross Stoneham表示，“這不僅(jin) 有助於(yu) 保護操作人員免受潛在有害空氣汙染物的侵害，而且還將確保產(chan) 品和機器不受汙染。”

解決(jue) 增材製造中的安全隱患

由於(yu) 3D打印過程通常涉及熔化和燒結，因此空氣中汙染物的排放往往引起健康和安全問題，並且排放出的汙染物的形狀、大小和氣味各種各樣。作為(wei) 一家提供便攜式排煙技術的公司，BOFA始終在開發一係列用於(yu) 增材製造行業(ye) 的產(chan) 品，這些產(chan) 品可以幫助降低3D打印機生產(chan) 中空氣排放相關(guan) 的風險。

2021年7月，BOFA與(yu) 法國3D打印機供應商Atome 3D簽署了合作協議，為(wei) 其提供了3D PrintPRO空氣過濾產(chan) 品。這些設備可以集成到第三方3D打印機中，捕獲打印過程中排放的任何有害煙霧和顆粒。此類空氣汙染物包括通常在納米顆粒大小範圍內(nei) 的超細顆粒，而揮發性有機化合物具有明顯令人不快的氣味。此前，這兩(liang) 種排放物的危害性已經得到充分證明，美國國家職業(ye) 安全與(yu) 健康研究所等組織，還發布了專(zhuan) 門針對3D打印的健康安全海報。 

在世界的其他地方，韓國首爾國立大學的研究人員此前已經研究了熔絲(si) 製造3D打印過程中噴嘴溫度對有害顆粒排放率的影響。而美國環境保護署的科學家也研究了熔絲(si) 製造3D打印過程中揮發性有機化合物的排放量，這一次研究複合材料，如碳纖維增強ABS。

■熔絲(si) 製造打印過程中的微粒物釋放示意圖（來源：BOFA）

3D打印有害排放物報告

研究論文特別關(guan) 注兩(liang) 種打印工藝，熔絲(si) 製造和還原聚合技術例如立體(ti) 光刻數字光處理。該論文的發布為(wei) 行業(ye) 提供了解3D打印汙染物排放的參考，以便行業(ye) 內(nei) 的企業(ye) 可以用以更明智和更安全的方式使用它們(men) 。

熔絲(si) 製造和還原聚合工藝都受到入門級用戶的歡迎，但兩(liang) 種打印工藝通常需要人工頻繁的手動裝載、處理和工藝優(you) 化，而這些都發生在靠近打印的地方。這意味著操作員更有可能接觸到空氣中的排放物。 

此外，該報告還概述了3D打印機噴嘴的溫度如何顯著影響熔絲(si) 製造過程產(chan) 生的顆粒體(ti) 積。噴嘴溫度的升高會(hui) 降低打印過程中產(chan) 生的平均顆粒直徑，更小的顆粒物很容易被人吸入體(ti) 內(nei) ，從(cong) 而對健康產(chan) 生負麵影響。該研究還發現，熔絲(si) 製造打印機排放的氣體(ti) 還包括揮發性有機化合物，從(cong) 而導致用戶出現頭痛、眼睛刺激、皮膚刺激，甚至職業(ye) 性哮喘。 

■還原聚合工藝的汙染物排放示意圖（來源：BOFA）

各種細絲(si) 也可以釋放出不同水平的排放物。例如ABS長絲(si) 可以釋放苯乙烯、丙烯腈和丁二烯，而PLA長絲(si) 能釋放丙交酯和有機酸。然而，由於(yu) PLA打印產(chan) 生的氣味比ABS低得多，許多人認為(wei) 風險要低得多甚至不存在，但數據顯示兩(liang) 種材料都會(hui) 產(chan) 生揮發性有機化合物，無論是否能不能用他們(men) 的感官來檢測。這也是為(wei) 什麽(me) 開窗通風，成為(wei) 大多數用戶的標準做法。

在還原聚合工藝方麵，已經證明在自然狀態下加熱液體(ti) 材料引起的光反應會(hui) 釋放空氣中的物質。當打印過程將樹脂轉化為(wei) 固體(ti) 材料時，並非所有材料最終都會(hui) 進入成品部件，在過程中就會(hui) 生成納米顆粒。BOFA的報告還重點關(guan) 注後處理過程中通過打磨、粘合和溶劑型整理等行為(wei) 產(chan) 生的排放。

■3D PrintPRO 3與(yu) 3D打印機集成示意圖（來源：BOFA

3D打印排放物的危害有多大？

了解與(yu) 操作3D打印機時與(yu) 呼吸空氣相關(guan) 的健康危害顯得非常重要。然而，雖然將這些3D打印排放物劃分為(wei) 揮發性有機化合物和顆粒很有用，但還應考慮顆粒和氣體(ti) 的複合效應。根據BOFA的說法，用戶有權了解3D打印機的排放量，同時應幫助雇主履行保護員工的法律責任。

該報告還指出，打印過程中釋放的顆粒大小會(hui) 影響在呼吸係統中的沉積位置。顆粒越小越能穿透呼吸係統，造成的傷(shang) 害越大。BOFA指出，還必須考慮氣體(ti) 與(yu) 呼吸係統的相互作用，因為(wei) 化學物質能夠通過使用者的肺部和皮膚被吸收。除了教育讀者了解3D打印排放的危害外，BOFA的報告還列出了許多緩解策略以保護用戶。 

最有效的保護策略之一是使用工程控製，例如固定通風係統和直接抽氣技術。然而，雖然這兩(liang) 種技術在將用戶與(yu) 危險分開方麵相當有效，但它們(men) 並不總是能夠完全控製打印過程中產(chan) 生的排放物，並且當操作員取回打印部件時，這些顆粒汙染物可以在構建結束後還在釋放。

報告中，BOFA認為(wei) 針對3D打印排放風險提供的最高級別保護是專(zhuan) 業(ye) 的直接提取係統。展望未來，BOFA預見到3D打印機生產(chan) 率的提高與(yu) 打印材料的數量，以及產(chan) 生的排放量之間存在直接關(guan) 聯。研究論文表明，未來增材製造的趨勢可能會(hui) 更加關(guan) 注打印過程的安全性。因此，3D打印設備和材料製造商有責任確保他們(men) 進行充分的測試以確保其產(chan) 品安全。