健康无小事！BOFA在博鳌亚洲论坛发表关于3D打印排放物对人体健康影响的研究论文

2021年11月12日，南极熊获悉，烟尘和颗粒抽排技术的开发商BOFA国际公司在博鳌亚洲论坛上发表了一篇研究论文，回顾了3D打印工艺所排放颗粒和气体的对空气质量的影响。

这份研究探讨了像熔融纤维制造（FFF）和光固化打印这类3D打印技术，在制造过程中容易产生的有害空气污染物，以及打印机制造商如何通过整合有效的过滤系统来保护员工的健康和产品质量。

BOFA的3DP和增长市场产品经理Ross Stoneham说："该报告强调了安装有效过滤解决方案的重要性，这些解决方案可以帮助捕捉和清除任何潜在的有害排放物。这不仅有助于保护操作人员免受潜在的有害空气污染物的影响，而且还将保障所生产的产品和机器不受污染。"

△罗斯-斯通汉姆，BOFA的3DP和发展市场产品经理。照片来自BOFA。

应对AM的隐患

由于3D打印通常涉及熔化和烧结过程，其中一个特别值得注意的健康和安全问题是污染物的对空排放，这些污染物可能有各种形状、大小和气味。

作为便携式排烟技术的领导者，BOFA一直在开发专门针对增材制造行业的产品组合，以帮助减少与3D打印机产生的空气传播排放物有关的风险。

7月，BOFA与总部位于法国的3D打印机供应商Atome3D签署了分销合作协议，提供其3D PrintPRO空气过滤产品。这些设备可以被集成到第三方3D打印机中，以捕获打印过程中排放的任何有害烟雾和颗粒。

这种空气污染物包括超细颗粒（UFPs），其大小通常在纳米范围内，而挥发性有机化合物（VOCs）具有明显的刺鼻气味。

这两种类型的排放物的有害影响之前已经有充分的案例证实，国家职业安全与健康研究所（NIOSH）等组织也发布了专门针对3D打印的健康和安全海报。

在其他地方，首尔国立大学的研究人员以前曾调查过喷嘴温度对FFF 3D打印期间有害颗粒排放率的影响，美国环境保护局（EPA）的科学家也研究了FFF 3D打印期间的VOC排放，这次报告所研究的是碳纤维增强的ABS等复合材料。

△FFF过程中的微细颗粒释放。图片来自BOFA。

BOFA的3D打印排放报告

BOFA的研究报告特别关注两种3D打印工艺——FFF和大桶光聚合技术（如立体光刻/SLA和数字光处理/DLP）。该研究旨在更好地引导3D打印市场的健康发展，使其了解3D打印机排放的影响，以便以更明智和安全的方式使用。

FFF和大桶光聚合工艺都很受入门级用户的欢迎，然而它们的设计往往需要频繁的手动装载、处理和工艺优化，这些都发生在靠近打印室的地方。这意味着操作者有更大的可能接触到空气中的排放物。

在其他研究案例中，报告概述了3D打印机喷嘴的温度如何极大地影响FFF工艺产生的颗粒量。喷嘴温度的提高降低了打印过程中产生的平均颗粒大小，这意味着它们能够更容易地穿透人体，随后对个人的健康产生负面影响。

研究论文还发现，FFF打印机排放的气体还包括VOC，这有可能导致用户出现头痛、眼睛刺激、皮肤刺激，甚至职业性哮喘的疾病。

各种塑料丝材也被认定为是拥有不同程度的污染物释放材料。例如，ABS长丝会释放出苯乙烯、丙烯腈和丁二烯，而PLA长丝则释放出乳酸和有机酸。然而，由于用聚乳酸打印产生的气味比ABS低得多，许多人认为风险要低得多，甚至不存在，但数据显示两种材料都有VOC产生，不管人是否能用感官检测。这就是为什么打印时进行开窗通风是大多数用户的标准做法。

接着是大桶光聚合技术，在自然状态下加热液体材料所引起的光反应也被证明会排放出空气污染物质。由于打印过程是将树脂转化为固体材料，而并不是所有的树脂最终都进入成品部件，随后就会产生纳米颗粒。BOFA的报告还关注了在后期加工过程中通过打磨、胶合和溶剂型整理等行为产生的排放。

△大桶光聚合过程中有机挥发物的排放。图片来自BOFA。

3D打印排放物的危害有多大？

了解你在操作3D打印机时有关的空气健康危害知识是很重要的。然而，虽然一般会将这些3D打印排放物分为VOC和颗粒，但也应考虑到颗粒和气体的复合效应。

据BOFA称，用户有权了解他们的3D打印机的排放情况，同时，应帮助雇主遵守其保护雇员的立法责任。

报告指出，认识到颗粒大小对人体健康的影响尤为重要，因为打印过程中排放的颗粒大小会影响它们在人的呼吸系统中的沉积位置。颗粒越小，它就越能渗透到呼吸系统中，对人体的伤害也就越大。BOFA指出，气体与呼吸系统的相互作用也必须加以考虑，因为化学品能够通过用户的肺部和皮肤被吸收。

△3DPrintPRO 3与3D打印机的整合。图片来自BOFA国际公司。

减轻排放物的影响

除了教育读者了解3D打印排放物的危害外，BOFA的报告还提出了一些缓解措施来保护用户。

最有效的保护策略之一是从工程方面控制，如固定通风系统和直接抽气技术。然而，虽然这两种技术都能合理有效地将用户与危险隔离开来，但它们并不总是能完全控制住工艺过程中产生的排放物，而且这些排放物可能会在构建结束后，当操作人员取回打印成品时释放出来。

规程化管控和个人防护设备（PPE）也是保护人体免受排放危害的方法，但这些只是限制个人的暴露，而不是控制危险本身。在报告中，BOFA认为，针对3D打印排放风险能够提供的最大保护水平是专业的直接提取（LEV）系统。

展望未来，BOFA预见到3D打印机的生产力不断提高与打印材料的数量之间有直接的关系，反过来也与产生的排放物的数量有关。研究报告表明，未来增材制造会被更多地采用和趋于成熟，可能会促使人们更加关注该技术的安全性。因此，机器和材料制造商有责任确保他们进行充分的测试，以确保他们的产品是安全的。

BOFA将在下周Formnext的展台上展示研究论文的全部结果，希望了解更多信息的人可以在这里下载该论文。

相关论文链接：https://bofainternational.com/en/3d-printing-emissions/