Новость

Последние исследования рисков FDM 3D-печати

21.07.2022 <<Назад

Аннотация: 3D-печать FDM создает UFP (сверхмелкие частицы), которые вдыхаются и могут вызвать воспаление и другие риски. Он также может выделять ЛОС (летучие органические соединения), которые могут быть токсичными. В целом PLA является более безопасным материалом для печати, но все же выделяет UFP и VOC и может быть опасным, особенно для детей. ABS выделяет гораздо больше UFP и более опасных летучих органических соединений, и было замечено, что он создает проблемы со здоровьем у тех, кто его часто использует. Другие пластмассы обычно находятся где-то посередине, когда речь идет о рисках для здоровья. Из-за этих рисков важно учитывать безопасность 3D-печати. Корпус с системой вентиляции — эффективный способ борьбы с потенциальными рисками 3D-печати.

В Интернете есть много мнений о том, что безопасно, а что нет, когда речь идет о 3D-печати. Но что говорят исследования? В конце 2020 года вышел совершенно новый обзор , объединивший результаты 100 различных исследований безопасности 3D-принтеров FDM. В нем собраны самые важные данные, которые мы знаем о 3D-печати. Так что же он сказал?

Почему 3D-печать может быть опасной?

Во-первых, чтобы понять риски, мы должны посмотреть, что происходит, когда вы используете моделирование наплавления (FDM) для 3D-печати материала. 3D-принтер нагревает пластиковую нить до температуры плавления или выше, а затем укладывает ее в правильном положении для создания желаемого отпечатка. Когда вы нагреваете пластик таким образом, он может выделять ультратонкие частицы (UFP) и летучие органические соединения (VOC). В обзоре говорится, что эти две вещи являются «выбросами, вызывающими серьезную озабоченность».

Так что же такое УФП?

Сверхтонкие частицы обычно определяются как частицы размером менее 0,1 микрона, что в 1000 раз меньше ширины человеческого волоса. Их часто упоминают, говоря о загрязнении воздуха, и отмечают, что они опасны. В статье Durham Environment Watch говорится: «Исследования показали, что сверхмелкие частицы более токсичны, чем более крупные… [и] было показано, что они способны вызывать воспаление и окислительный стресс». Они опасны, потому что они настолько малы, что позволяют им проникать глубоко в ваши легкие и даже всасываться в кровоток. Одним из примеров их способности проникать глубоко в ткани вашего тела является одно исследование. В 2015 году обнаружили, что UFP от загрязнения воздуха были связаны с сердечными заболеваниями (обратите внимание, это были UFP, связанные с загрязнением воздуха, а не 3D-печатью; исследований о UFP 3D-принтеров и сердечных заболеваний не проводилось).

А как насчет ЛОС?

Агентство по охране окружающей среды США (EPA) объяснило это так: «Летучие органические соединения (ЛОС) выделяются в виде газов из определенных твердых веществ или жидкостей. ЛОС включают в себя различные химические вещества, некоторые из которых могут иметь краткосрочные и долгосрочные неблагоприятные последствия для здоровья…. ЛОС выделяются широким спектром продуктов … включая: краски и лаки, растворители для краски, чистящие средства, пестициды, строительные материалы и мебель, офисное оборудование, такое как копировальные аппараты и принтеры, корректирующие жидкости и безуглеродная копировальная бумага, графика и материалы для рукоделия, включая клеи и клеи, перманентные маркеры и фоторастворы». Они также говорят, что «исследования показывают, что, когда люди используют продукты, содержащие органические химические вещества, они могут подвергать себя и других воздействию очень высоких уровней загрязняющих веществ, а повышенные концентрации могут сохраняться в воздухе еще долго после завершения деятельности».

Одно исследование показало, что 3D-печать может создавать 216 различных видов ЛОС. Однако количество и опасность этих ЛОС и УФП, упомянутых ранее, зависит от многих факторов. Давайте начнем с рассмотрения типа нити.

PLA — более безопасный материал, но он по-прежнему выделяет UFP (частицы, которые могут попасть в ваши легкие и кровоток) и VOC (химические вещества, которые могут быть вредными), и мы пока не знаем о его долгосрочных последствиях.

PLA: безопасный (ну?)

Наиболее часто используемым печатным материалом является полимолочная кислота (PLA), которая обычно считается более безопасной, чем другие материалы, особенно когда речь идет о типах летучих органических соединений, которые она выделяет. Исследователи отметили, что «многие специальные выбросы летучих органических соединений на основе PLA не являются вредными и находятся в пределах следовых количеств», и подтверждают, что PLA намного безопаснее, чем другие материалы для печати, особенно ABS.

Однако PLA по-прежнему выпускает VOC и UFP. PLA выпускает 20 миллиардов частиц в минуту, что меньше, чем ABS (200 миллиардов частиц в минуту), возможно, в некоторой степени из-за более высоких температур нагрева ABS. Однако одно исследование показало, что «средний размер испускаемых частиц PLA был меньше, чем у ABS, и, следовательно, у них было больше шансов проникнуть в клетки, что привело к большему повреждению клеток». UFP могут усугубить состояние дыхательной системы, особенно у тех, кто страдает астмой или другими респираторными заболеваниями. Тем не менее, они отметили, что, поскольку количество частиц PLA было намного меньше, он по-прежнему представлял меньший общий риск, чем ABS.

И PLA, и ABS испускали частицы, которые были токсичны для анализов на мышах и клетках in vitro. (Но обратите внимание, что это было только тогда, когда PLA выбрасывался в более высоких относительных дозах.) Таким образом, хотя PLA безопаснее, если вы используете его часто или в течение более длительного периода времени, могут быть некоторые неблагоприятные последствия для здоровья. Еще предстоит провести какие-либо долгосрочные исследования влияния обычной 3D-печати на общее состояние здоровья в течение всей жизни.

Еще одна важная вещь, которую следует отметить, это то, что PLA может вызывать особую озабоченность при использовании рядом с детьми. «Токсичные пары, известные как летучие органические соединения, также могут выделяться не только ABS, но и PLA. Он выделяет ЛОС, которые особенно токсичны для детей». Некоторые исследования были проведены с игрушками для 3D-принтеров, в которых используется технология, аналогичная обычным 3D-принтерам. При использовании в помещении, особенно с несколькими игрушками одновременно, «максимальные измеренные уровни достаточно высоки, чтобы вызвать острое раздражение кожи, легких и глаз. Длительное воздействие может свидетельствовать о более серьезных последствиях для здоровья».

В целом, PLA по-прежнему остается самым безопасным вариантом с точки зрения типа нити. Тем не менее, опасности все еще изучаются, и, поскольку 3D-печать все еще относительно нова, нам еще предстоит понять какие-либо возможные долгосрочные последствия для пользователей 3D-принтеров.

АБС: Не твой лучший друг

ABS часто называют более опасным пластиком для печати. Но насколько это плохо? Во-первых, как отмечалось выше, ABS высвобождает в 10 раз больше UFP, чем PLA, что может ухудшить состояние дыхательной системы. Многие отдельные пользователи сообщали о проблемах с дыханием при использовании ABS, особенно те, у кого в анамнезе была астма или другие проблемы с легкими. При опросе сотрудников, регулярно эксплуатирующих 3D-принтеры с ABS, 59% заявили, что у них возникают респираторные симптомы не реже одного раза в неделю, и у них чаще диагностируют астму или аллергический ринит.

В дополнение к простому выделению большего количества UFP, чем PLA, ABS выделяет больше вредных токсинов. Исследования на мышах и крысах показали, что пары АБС вредны для их здоровья. Среди других токсичных химических веществ особую озабоченность вызывает стирол. В одном исследовании на долю стирола приходилось более 50% общего объема выбросов ЛОС. Стирол известен как токсичное химическое вещество, и Агентство по охране окружающей среды отмечает , что стирол может вызывать такие проблемы, как раздражение глаз, головная боль, усталость и другие воздействия на центральную нервную систему. Несколько исследований связывают стирол с повышенным риском развития рака.

Короче говоря, ABS может быть довольно опасным для печати, и те, кто печатает с ним, должны позаботиться о своей безопасности.

Другие пластики: (обычно) промежуточные

В других исследованиях изучалось множество различных типов нитей. Пластики, такие как нейлон, PETG и т. д., обычно находятся где-то между PLA и ABS, когда речь идет о безопасности 3D-принтеров. Исключением является PCABS, вариант ABS, который выделяет больше частиц и значительно больше летучих органических соединений (и более вредных), чем ABS.

Одно исследование показало, что нейлон находится между PLA и ABS, когда дело доходит до количества испускаемых UFP, хотя частицы, испускаемые нейлоном, были больше, чем PLA или ABS. Нейлон также выделял капролактам , вещество, которое, по данным Агентства по охране окружающей среды, может вызывать «раздражение и жжение в глазах, носу, горле». не было показано, что кратковременное воздействие вызывает другие эффекты, кроме «шелушения рук и некоторого раздражения глаз, носа и горла»). Другими словами, он может быть более вредным, чем PLA, но не такой опасный, как ABS.

PETG имеет выбросы частиц между ABS и PLA, но меньше летучих органических соединений. (Одним из этих летучих органических соединений был бензальдегид, который является опасным веществом, но его выбросы были крайне низкими).

АБС может быть очень токсичным, потому что он выделяет высокие уровни UFP вместе с опасными летучими органическими соединениями. Другие пластмассы также несут риски.

Другие факторы: температура, бренд, возраст, использование.

Было показано, что температура печати оказывает большое влияние на выбросы 3D-принтеров. Более высокие температуры создают больше UFP и более высокие концентрации летучих органических соединений. Например, тот факт, что PLA обычно нагревают только до более низких температур (по сравнению с ABS), является одной из причин, по которой ABS часто оказывается более опасным. Чем сильнее вы нагреваете свой PLA, тем опаснее он может стать. Исследователи предложили использовать как можно более низкую температуру для любого типа используемой нити.

Марка нити, марка принтера и цвет нити также могут влиять на уровень выбросов. В то время как различные исследования показывают, что различные факторы являются более или менее важными, бренд принтера и бренд нити, по-видимому, оказывают большее влияние на выбросы, чем цвет.

Возраст принтера также может быть фактором. Данные одного исследования показали (хотя и не убедительно), что возраст 3D-принтера может влиять на выбросы, при этом количество токсинов увеличивается с возрастом и использованием принтера.

Также важно, где и как часто вы используете принтер. Тому, кто использует свой принтер несколько раз в год и хранит его в гараже с хорошей вентиляцией, вряд ли стоит беспокоиться о рисках для здоровья. Однако тот, кто регулярно использует принтер в своей спальне или офисе, может подвергнуть себя и окружающих опасности.

Как сохранить безопасность печати

Мы, как и многие другие владельцы 3D-принтеров, по-прежнему любим 3D-печать и не планируем останавливаться на достигнутом в ближайшее время. Есть несколько способов, которыми вы можете воспользоваться, чтобы обеспечить безопасность 3D-печати. Во-первых, по возможности используйте PLA вместо ABS или других пластиков. Вы можете держать свой 3D-принтер в гараже (если только вы часто не работаете в гараже и плохо его проветриваете) или попытаться проветрить везде, где у вас есть принтер. Кроме того, исследования показали, что некоторые воздушные фильтры могут довольно эффективно избавляться от UFP. Одно исследование показало, что фильтры HEPA кажутся наиболее эффективными, хотя, в частности, фильтры HEPA не помогают с летучими органическими соединениями, а только с UFP. Вам понадобится фильтр с активированным углем, чтобы фильтровать ЛОС.

Мы думаем, что все вышеперечисленные варианты далеки от идеальных — иногда желательны ABS или другие высококачественные пластмассы, не у всех есть хорошо проветриваемый гараж или они хотят держать там свой 3D-принтер, и для этого требуется мощный фильтр и система вентиляторов. убедитесь, что вы достаточно хорошо проветриваете помещение. Фильтры также должны быть высококачественными и хорошо работать, чтобы обеспечить вашу безопасность, и постоянная замена воздушных фильтров может быть хлопотной (и дорогостоящей в долгосрочной перспективе). Поэтому мы рекомендуем купить принтер с системой вентиляции.

Наши корпуса Boxomo разработаны специально для оптимальной безопасности: если вы используете наш корпус с вентиляционным комплектом, вентилятор поддерживает отрицательное давление внутри корпуса, высасывая воздух через вентиляционный канал. Воздуховод можно вывести через окно. Если окна нет, можно сделать так, чтобы вентиляция выходила через воздушный фильтр. Обратите внимание, что рекомендуется использовать комбинацию HEPA-фильтра и фильтра с активированным углем, чтобы помочь удалить как UFP, так и VOC.

Корпус также имеет другие преимущества, такие как поддержание чистоты принтера и улучшенная терморегуляция, что является ключом к получению хороших отпечатков из АБС-пластика, нейлона и других материалов.

Мы тщательно протестировали наши 3D-принтеры, чтобы убедиться, что система работает хорошо, и мы используем наши 3D-принтеры с гораздо большей уверенностью, зная, что защищаем себя от любых потенциальных рисков для здоровья.

Хотя у всех разные мнения, мы хотим, чтобы люди понимали, что 3D-печать может быть сопряжена с реальными рисками. Любой пользователь 3D-принтера должен ознакомиться с исследованиями, рассмотреть свои обстоятельства и решить, что необходимо для защиты его здоровья. Мы надеемся, что вы обратитесь к нам с любыми вопросами, которые у вас есть, и что вы продолжаете безопасно наслаждаться 3D-печатью!

<<Назад