众多研究证实 3D 打印的危害

美国环境保护署（EPA）的两项研究分析了 3D 打印中细丝挤出机的排放，这些设备用于创建 3D 打印的细丝。然后使用模拟模型查看产生的颗粒数量，以及在不同年龄段的人使用 3D 打印机时这些材料颗粒沉积在人体的哪些部位。

研究发现，细丝挤出机释放出的小颗粒和蒸汽量与 3D 打印的其他研究中发现的相似。并且模拟模型预测，对于 9 岁及以下的儿童，肺部单位表面积的颗粒质量沉积更高。但是需要更多的研究来确定吸入剂量为多少。

EPA 相关研究的主要作者之一 Peter Byrley 在一份声明中说：“迄今为止，公众几乎没有意识到 3D 打印机可能产生的危害。这项研究的潜在社会效益是提高公众对 3D 打印机危害，以及儿童可能更高危害性的认识。”

由美国国家职业安全与健康研究所 Yong Qian 博士进行的另一项研究表明，通过检查吸入暴露在 3D 打印过程产生颗粒的人体肺细胞和动物，评估 3D 打印过程中产生的丙烯腈 － 丁二烯 － 苯乙烯（ABS）排放物的潜在毒性。

这项名为 “ABS 打印机排放引发体外和体内毒性” 的研究结果表明，打印过程中排放的颗粒在人肺细胞中引起中度毒性，在动物中产生的毒性较小。

值得注意的是，尽管今天提出的许多研究仍处于早期阶段，但它为证实 3D 打印机具有潜在毒性增加了越来越多的证据。

例如，去年发表的相关研究发现，ABS 和聚乳酸（PLA）颗粒均会对细胞活力产生负面影响，后者会引发更强的毒性反应。

领导这项研究的佐治亚理工学院地球与大气科学学院教授 Rodney Weber 说：“毒性测试表明，与 ABS 颗粒相比，PLA 颗粒的毒性更大，但因为打印机排放的 ABS 材料颗粒占据主要部分，所以 ABS 排放的细微颗粒才是更令人担忧的。”

总的来说，这些研究表明，随着时间的推移，暴露在这些 ABS 细丝颗粒中可能会像城市环境中被车辆或其他排放物污染的空气一样有毒。

这项研究还发现，熔化 ABS 细丝所需的温度越高，产生的颗粒排放量就越大，并且从 3D 打印机排放的 ABS 颗粒的化学特性与 ABS 细丝不同。

Weber 说：“当 ABS 细丝公司生产某种类型的细丝时，他们可能会添加少量的其他化合物来实现某些特性，但他们通常不会透露这些添加剂是什么。由于这些添加剂似乎会影响 ABS 的排放量，并且添加到 ABS 中添加剂的类型和数量可能会有很大的差异，因此消费者可能会购买某种 ABS 细丝，它产生的排放量可能会远远超过不同供应商的排放量。”

所以选择一种更加环保的材料，也尤为重要。

杜克大学 Joana Marie Sipe 进行的另一项研究发现，3D 打印可能不仅对人体有害，而且由打印机制造的塑料制成的副产品也可能对环境造成破坏。

在这项研究中，Sipe 开发了一种机器，可以测量塑料产品（例如水壶）在使用过程中以及在环境中通过摩擦和打磨可以分解的程度。然后将塑料颗粒喂给鱼类，观察塑料中的纳米颗粒对它们器官的影响。

她发现，当塑料分解时，掺入的纳米材料会暴露于环境中。研究人员能够预测被鱼吃掉时从塑料中逸出的纳米颗粒的百分比，从而提供了一种矩阵释放因子（MRF），可以用来找出当有人咀嚼产品或产品在海洋中分解时释放出的塑料和纳米粒子的数量。

Sipe 说：“这项研究有助于根据特定消费产品的 MRF 值，设定纳米材料填充剂的添加量，这些数据可以帮助确定有多少塑料或纳米填充产品向环境或人体释放污染物。”

亟待解决的问题

会议也提出，随着 3D 打印技术的日益普及，监管机构、制造商和用户可能需要将注意力集中在更好地管理潜在风险上。

例如，3D 打印机的操作员可以采取一些措施来减轻其对空气质量的影响，包括：

仅在通风良好的区域操作 3D 打印机；

将喷嘴温度设置为建议的 ABS 细丝材料温度范围的下限；

远离正在运行中的 3D 打印系统；

使用经测试和验证具有低排放量的机器和 ABS 细丝。

现如今，3D 打印技术越来越多地用于家庭、学校、图书馆和其他人们通常花费大量时间的场所。

同时在疫情期间，3D 打印广泛用于制造 COVID－19 的口罩、呼吸器和其他个人防护设备，因此解决这些颗粒的问题有了新的紧迫性。

但是 3D 打印过程释放颗粒污染的问题，并不是一个容易解决的问题。或许将来在材料、工程机械等多学科的共同发展下，这个难题最终会被攻克，届时人们才能真正安全地使用 3D 打印技术。