眾多研究證實(shí) 3D 打印的危害

美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（EPA）的兩項(xiàng)研究分析了 3D 打印中細(xì)絲擠出機(jī)的排放，這些設(shè)備用于創(chuàng)建 3D 打印的細(xì)絲。然后使用模擬模型查看產(chǎn)生的顆粒數(shù)量，以及在不同年齡段的人使用 3D 打印機(jī)時(shí)這些材料顆粒沉積在人體的哪些部位。

研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)絲擠出機(jī)釋放出的小顆粒和蒸汽量與 3D 打印的其他研究中發(fā)現(xiàn)的相似。并且模擬模型預(yù)測(cè)，對(duì)于 9 歲及以下的兒童，肺部單位表面積的顆粒質(zhì)量沉積更高。但是需要更多的研究來確定吸入劑量為多少。

EPA 相關(guān)研究的主要作者之一 Peter Byrley 在一份聲明中說：“迄今為止，公眾幾乎沒有意識(shí)到 3D 打印機(jī)可能產(chǎn)生的危害。這項(xiàng)研究的潛在社會(huì)效益是提高公眾對(duì) 3D 打印機(jī)危害，以及兒童可能更高危害性的認(rèn)識(shí)。”

由美國(guó)國(guó)家職業(yè)安全與健康研究所 Yong Qian 博士進(jìn)行的另一項(xiàng)研究表明，通過檢查吸入暴露在 3D 打印過程產(chǎn)生顆粒的人體肺細(xì)胞和動(dòng)物，評(píng)估 3D 打印過程中產(chǎn)生的丙烯腈 － 丁二烯 － 苯乙烯（ABS）排放物的潛在毒性。

這項(xiàng)名為 “ABS 打印機(jī)排放引發(fā)體外和體內(nèi)毒性” 的研究結(jié)果表明，打印過程中排放的顆粒在人肺細(xì)胞中引起中度毒性，在動(dòng)物中產(chǎn)生的毒性較小。

值得注意的是，盡管今天提出的許多研究仍處于早期階段，但它為證實(shí) 3D 打印機(jī)具有潛在毒性增加了越來越多的證據(jù)。

例如，去年發(fā)表的相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，ABS 和聚乳酸（PLA）顆粒均會(huì)對(duì)細(xì)胞活力產(chǎn)生負(fù)面影響，后者會(huì)引發(fā)更強(qiáng)的毒性反應(yīng)。

領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的佐治亞理工學(xué)院地球與大氣科學(xué)學(xué)院教授 Rodney Weber 說：“毒性測(cè)試表明，與 ABS 顆粒相比，PLA 顆粒的毒性更大，但因?yàn)榇蛴�機(jī)排放的 ABS 材料顆粒占據(jù)主要部分，所以 ABS 排放的細(xì)微顆粒才是更令人擔(dān)憂的�！�

總的來說，這些研究表明，隨著時(shí)間的推移，暴露在這些 ABS 細(xì)絲顆粒中可能會(huì)像城市環(huán)境中被車輛或其他排放物污染的空氣一樣有毒。

這項(xiàng)研究還發(fā)現(xiàn)，熔化 ABS 細(xì)絲所需的溫度越高，產(chǎn)生的顆粒排放量就越大，并且從 3D 打印機(jī)排放的 ABS 顆粒的化學(xué)特性與 ABS 細(xì)絲不同。

Weber 說：“當(dāng) ABS 細(xì)絲公司生產(chǎn)某種類型的細(xì)絲時(shí)，他們可能會(huì)添加少量的其他化合物來實(shí)現(xiàn)某些特性，但他們通常不會(huì)透露這些添加劑是什么。由于這些添加劑似乎會(huì)影響 ABS 的排放量，并且添加到 ABS 中添加劑的類型和數(shù)量可能會(huì)有很大的差異，因此消費(fèi)者可能會(huì)購(gòu)買某種 ABS 細(xì)絲，它產(chǎn)生的排放量可能會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過不同供應(yīng)商的排放量�！�

所以選擇一種更加環(huán)保的材料，也尤為重要。

杜克大學(xué) Joana Marie Sipe 進(jìn)行的另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，3D 打印可能不僅對(duì)人體有害，而且由打印機(jī)制造的塑料制成的副產(chǎn)品也可能對(duì)環(huán)境造成破壞。

在這項(xiàng)研究中，Sipe 開發(fā)了一種機(jī)器，可以測(cè)量塑料產(chǎn)品（例如水壺）在使用過程中以及在環(huán)境中通過摩擦和打磨可以分解的程度。然后將塑料顆粒喂給魚類，觀察塑料中的納米顆粒對(duì)它們器官的影響。

她發(fā)現(xiàn)，當(dāng)塑料分解時(shí)，摻入的納米材料會(huì)暴露于環(huán)境中。研究人員能夠預(yù)測(cè)被魚吃掉時(shí)從塑料中逸出的納米顆粒的百分比，從而提供了一種矩陣釋放因子（MRF），可以用來找出當(dāng)有人咀嚼產(chǎn)品或產(chǎn)品在海洋中分解時(shí)釋放出的塑料和納米粒子的數(shù)量。

Sipe 說：“這項(xiàng)研究有助于根據(jù)特定消費(fèi)產(chǎn)品的 MRF 值，設(shè)定納米材料填充劑的添加量，這些數(shù)據(jù)可以幫助確定有多少塑料或納米填充產(chǎn)品向環(huán)境或人體釋放污染物�！�

亟待解決的問題

會(huì)議也提出，隨著 3D 打印技術(shù)的日益普及，監(jiān)管機(jī)構(gòu)、制造商和用戶可能需要將注意力集中在更好地管理潛在風(fēng)險(xiǎn)上。

例如，3D 打印機(jī)的操作員可以采取一些措施來減輕其對(duì)空氣質(zhì)量的影響，包括：

僅在通風(fēng)良好的區(qū)域操作 3D 打印機(jī)；

將噴嘴溫度設(shè)置為建議的 ABS 細(xì)絲材料溫度范圍的下限；

遠(yuǎn)離正在運(yùn)行中的 3D 打印系統(tǒng)；

使用經(jīng)測(cè)試和驗(yàn)證具有低排放量的機(jī)器和 ABS 細(xì)絲。

現(xiàn)如今，3D 打印技術(shù)越來越多地用于家庭、學(xué)校、圖書館和其他人們通�；ㄙM(fèi)大量時(shí)間的場(chǎng)所。

同時(shí)在疫情期間，3D 打印廣泛用于制造 COVID－19 的口罩、呼吸器和其他個(gè)人防護(hù)設(shè)備，因此解決這些顆粒的問題有了新的緊迫性。

但是 3D 打印過程釋放顆粒污染的問題，并不是一個(gè)容易解決的問題�；蛟S將來在材料、工程機(jī)械等多學(xué)科的共同發(fā)展下，這個(gè)難題最終會(huì)被攻克，屆時(shí)人們才能真正安全地使用 3D 打印技術(shù)。