FDM 3D打印机对健康有害吗？如何应对？

此前，南极熊也曾报道过，桌面FDM 3D打印机在打印过程中会有细微颗粒和有机物的排放，有一些设备通过机身密封和加装过滤器来净化，可以有效的过滤掉排放的细微颗粒和有机物。本文我们来继续探讨，FDM 3D打印机对健康有害吗？如何应对？本文编译自all3dp。

之前的报道：200多种挥发性有机物，3D打印机喷出的有毒颗粒和隐藏的健康风险

3D打印有毒吗？如何防范健康风险


3D 打印机空气滤清器：基础知识
3D打印安全吗？

△像这样的3D打印机着火并不是唯一会危害健康的事情（来源：Hackaday）

说到3D打印安全，大多数人都会想到打印机着火，然而，3D打印机也会产生颗粒物和挥发性有机化合物（VOCs）。那么，3D打印和颗粒物或VOCs到底有什么大问题呢？

我们将从安全的角度出发，介绍3D打印排放的主要问题，更重要的是，还有一些误区。最后，我们会给你一些解决方案，这样你就可以确保你和3D打印机附近的人在打印时是安全的。

3D打印机空气过滤器：基本原理
事实与虚构

△关于3D打印排放有很多误解（来源：rwg42985 via YouTube）

谈到3D打印的安全性，在排放方面会出现一些误区，这些误区可以分为四大说法：

①虚构：在没有通风系统的情况下，3D打印PLA 是100%安全的。

事实证明，PLA产生的颗粒物比ABS毒性更大。然而，在同样的温度下，PLA产生的颗粒并没有ABS多，这就导致了PLA在VOCs和超细颗粒方面的打印安全问题的混乱。

换句话说，较高的打印温度往往比较低的温度释放出更多的超细颗粒和VOCs。由于PLA的打印温度比ABS低，所以总体上不会释放那么多毒素。

②虚构：如果它味道不大，就不会有害。

这根本不是事实，因为3D打印中的很多微量VOCs和超细颗粒并没有强烈的气味，气味的有害性与危害性并没有直接关联。也就是说，如果你能闻到3D打印机产生的烟雾，那么你无疑是吸入了VOCs和超细颗粒，可能会对以后的健康造成影响。

③虚构：3D打印机必须在室外通风，否则无法过滤。

事实上，大多数3D打印机是不向外通风的，因为这样做时，腔体热量会流失，增加了变形和其他不良影响的几率。

④虚构：HEPA过滤器不会过滤掉3D打印机产生的纳米颗粒。

这也是不正确的。HEPA过滤器可以而且确实可以过滤掉3D打印机产生的纳米颗粒，尽管它们的等级是针对比超细颗粒更大的颗粒。

3D打印机空气过滤器：基本原理
排放

△3D打印丝材中的添加剂，如着色剂，导致人们越来越担心毒性问题（来源：Engineer Live)）

3D打印的排放一般分为两大类：颗粒物排放和VOC排放。下面我们将详细讨论每一种，然后探讨它们的危害性。

颗粒物

首先，我们来定义一下颗粒。由于FDM和SLA 3D打印机固化塑料的方式，总会有超细颗粒产生到空气中，可能在打印过程中被吸入。然而，由于颗粒的尺寸非常小，只有100纳米或更小，我们不可能看到这些 "超细颗粒"。

因此，正是这些颗粒的大小使它们变得危险。由于它们很容易被吸入，长期接触会对肺部或其他组织造成损害。

VOCs

与颗粒物相反，VOCs是指当3D打印机使用某些丝材（如ABS）进行打印时，您可能会闻到的 "烟雾"。

如果你曾经闻到过燃烧的塑料、干燥的油漆，甚至是篝火的烟雾，你很可能已经吸入了某种VOCs。我们并不是说篝火的烟雾本身就非常危险，然而，日复一日地吸入烟雾会导致各种疾病，这取决于吸入的化学物质。

3D打印机的类型很重要吗？

不幸的是，最常见的两种3D打印机，FDM和SLA，在正常打印设置下会产生颗粒和VOCs。有几篇文章，如来自佐治亚理工学院和EPA的文章，直接指出了这些问题，以及什么类型的东西会影响排放。

3D打印机空气过滤器：基本原理
危害性影响

△让有害气体远离空气（来源：Erik Sjölund via Nederman）

最大的问题是，为什么吸入VOCs和颗粒物会有潜在危害？说到VOCs，答案很直接。如果你看过气雾剂罐侧面的警告下写着 "请勿吸入"，上面有一堆与吸入相关的健康危害警告，这就是原因。

具体来说，根据HealthLinkBC的报道，吸入某些VOCs会引起各种短期健康问题，如 "眼睛、鼻子和喉咙刺激、呼吸急促、头痛、疲劳、恶心、头晕和皮肤问题"。长期的健康问题可能包括永久性器官损伤，甚至某些癌症。

相比之下，超细颗粒的作用与VOCs有点不同，因为颗粒本身不一定是有害的化学物质本身。超细颗粒的危害更多的是来自于它们的大小和它们深入肺部的能力，以及其他类似的问题。有证据表明，超细颗粒甚至会对心血管产生长期影响，以及各种健康风险。

相对风险有多大？

需要注意的是，日常生活中的许多过程都会产生超细颗粒和VOCs。常见的烹饪活动，如在燃气灶上做饭，会产生与3D打印相似数量的超细颗粒。然而，应该格外小心，因为3D打印机通常比传统的燃气灶运行时间长得多，因此往往会产生更多的颗粒整体。

3D打印机空气过滤器：基本原理
解决办法

△封闭你的3D打印机有助于减少你将接触到的排放物（来源：korgin1212 via Reddit）

希望我们没有把你吓得不轻。而且，不用害怕，在3D打印过程中，有三种主要的方法可以减少VOCs和颗粒物的排放。

将您的打印机放在一个封闭的环境中

减少颗粒物和VOCs的最大方法是首先防止它们离开打印机周围的工作区域。许多人通过构建"围墙"来实现这一目的，以减缓毒素的扩散，基本上将它们困在打印区域内。

当然，由于VOCs的颗粒大小和性质，除非你的外壳是完美密封的，否则这不会让你完全安全，因为VOCs和颗粒会随着时间的推移而泄漏出来。然而，在许多情况下，它将减缓其速度，足以让您现有的通风系统保持外壳外的颗粒密度相当低。

使用过滤器过滤微粒和挥发性有机化合物(VOCs)

减少颗粒物和VOCs的第二种方法是使用带有外壳的空气过滤器，这样颗粒物和VOCs就会被过滤器吸收。请看下面如何选择正确的过滤器类型，因为这取决于你要消除的排放类型（颗粒物与VOC）。您有多种选择，从相对DIY到昂贵的选择。

将烟气排放到室外

第三种减少颗粒物和VOCs的方法是将打印区域简单地排放到室外。这个选项之所以被列在最后，是因为它有一个显著的缺点。通过将打印区域排放到室外，你会冷却打印区域。这将使ABS等丝材的打印变得困难，因为如果没有加热的构建板和腔室，打印件往往容易变形。

3D打印机空气过滤器：基本原理
我需要哪种类型的过滤器？

△活性炭和高等级MERV过滤器可用于VOCs和颗粒物（来源：Nordic Pure）

3D打印过滤器，有哪些选择呢？基本上，为了同时过滤掉VOCs和颗粒物，你需要下面两种类型的过滤器。

请注意，这适用于FDM和SLA 3D打印机，尽管这两种方法之间的颗粒和VOCs的相对数量不同。SLA往往需要去除更多的VOCs，而FDM打印机往往需要去除更多的超细颗粒。

1. HEPA过滤器或高等级MERV过滤器（MERV 17或更高）。这些类型的过滤器可以去除超细颗粒。

2. 活性炭过滤器。这种类型的过滤器可以去除VOCs。

当然，活性炭过滤器和HEPA（或高MERV）过滤器都有很多形状和尺寸。尽管如此，它们是一种相对简单的去除空气中颗粒物的解决方案。HEPA空气净化器在正常的工作条件下，可以去除空气中的超细颗粒，效率非常高，可以减少99.97%。

有趣的是，尽管人们有一种误解，认为这些滤网只能工作到0.3微米的颗粒物，但事实上，由于布朗运动的作用，更小的颗粒物会以更高的数量被滤网捕获。

因此，如果你想保持3D打印外壳中的热量，但仍然安全，并去除颗粒和VOCs，你可以简单地在3D打印外壳中放置一个空气净化器。空气净化器应该使用HEPA和活性炭两种类型的过滤器，以确保这两种类型的排放物都能大大减少。

3D打印机空气过滤器：基本原理
买哪种过滤器？

△一个简单的3D打印过滤方案，是Alveo3D的这款可壁挂式过滤器（来源：Alveo 3D via YouTube）

这里有几种方案可以用来过滤这些排放物

壁挂式装置：Alveo3D制造了一个3D打印过滤装置，可以过滤掉VOCs和超细颗粒。每个过滤器由HEPA H13和活性炭制成，并包括一个120毫米的高压风扇，以使空气通过过滤器。

空气净化器：另一种选择是购买一个空气净化器，并在你的3D打印外壳内使用它来过滤VOCs和颗粒。

3D打印的净化器：我们的最后一个选项看起来相当愚蠢，但你可以用一次性P100过滤器和一些3D打印部件来制作，尽管你可能需要一个额外的风扇来使其工作。设计师认为这种类型的过滤器对减少超细颗粒没有任何作用，但正如我们之前提到的，由于过滤的布朗运动理论，情况并非如此。

需要注意的是，放置过滤器的位置会影响其功效。我们建议根据制造商的指示来放置过滤器，根据过滤器的类型和通过过滤器的空气量，过滤器的位置会有所不同。

3D打印机空气过滤器：基本原理
在这段时间里，我可以做什么？

△打开窗户可以降低打印中的VOCs和微粒（来源：Walter Westerman via WCMA）

如果你正在寻找一个快速的解决方案，但还没有决定你要使用什么类型的过滤系统，你可以通过几个简单的方法来减少排放的影响。

首先，如果房间内有其他过滤器，暂时过滤器的MERV等级，可以降低空气中的颗粒物。

或者，如果温度不是太热或太冷，你可以在一个开放的窗口附近打印，降低总的颗粒和VOCs 。理想情况下，应该在打印机附近安装一个风扇，将颗粒物和VOCs吹到外面，尽量减少室内的循环。


编译自：all3dp