一项新研究表明，3D打印机排放的颗粒物可能对室内空气质量产生负面影响，并有可能损害呼吸系统健康。
在这项研究中，研究人员收集了3D打印机排放的颗粒物，并进行了多项测试，以评估其对呼吸道细胞培养物的影响。
“这些测试均以高剂量进行，结果表明，这些3D打印机所使用的多种类型耗材产生的颗粒物均具有毒性反应，”佐治亚理工学院地球与大气科学学院教授罗德尼·韦伯（Rodney Weber）说道。
3D打印机的潜在危害
该研究是一项多年期研究项目的一部分，旨在在受控环境中对打印机的颗粒物排放进行表征，并确定3D打印机制造商和用户可以采取哪些措施以降低造成危害的可能性。此前的研究主要侧重于量化打印机排放的颗粒物数量，而这一次，研究人员更深入地考察了颗粒物的化学成分及其毒性潜力。
3D打印机通常的工作方式是熔化塑料耗材，然后将熔融材料逐层沉积以形成物体。加热塑料使其熔化会释放挥发性化合物，其中部分来自排放到打印机及成品物体附近空气中的超细颗粒。
在早期研究中，该团队发现，通常熔化耗材所需的温度越高，3D打印机产生的排放物就越多。因此，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）塑料耗材需要更高的熔化温度，其排放量高于熔化温度较低的聚乳酸（PLA）耗材。
为测试排放物对活细胞的影响，研究人员与以色列魏茨曼科学研究所合作，将人类呼吸道细胞和大鼠免疫系统细胞暴露于打印机排放的颗粒物浓度环境中。研究发现，ABS和PLA颗粒物均会对细胞活力产生负面影响，其中后者引发的毒性反应更为明显。但这些测试并未反映实际暴露情况
研究人员还对颗粒物进行了化学分析，以进一步了解其毒性，并将其与室外城市环境中颗粒物的毒性进行比较。该分析称为氧化潜势，用于模拟气溶胶对细胞生物体产生的毒性反应。
“毒性测试表明，若按单个颗粒计算，PLA颗粒的毒性高于ABS颗粒，但由于打印机排放的ABS数量要多得多，因此最终更需关注的是ABS排放物，”韦伯说。
安全使用提示
“综合这些测试结果来看，长期接触这些耗材颗粒物所造成的毒性，可能与受车辆或其他排放物污染的城市空气相当，”韦伯说。
该研究的另一项发现是，3D打印机排放的ABS颗粒的化学特性与ABS耗材本身有所不同。
“耗材生产企业在制造某类耗材时，可能会添加少量质量百分比的其他化合物以获得特定性能，但它们大多不会披露这些添加剂的具体成分，”韦伯说。
“由于这些添加剂似乎会影响ABS的排放量，而且添加到ABS中的添加剂种类和用量可能差异很大，消费者购买的同一种ABS耗材，其排放量可能远高于另一供应商的产品。”
该研究还考察了3D打印机排放物对哪些室内环境场景影响最大。研究人员估计，在学校或办公室等商业建筑环境中，良好的通风可以限制排放物的暴露量。然而，他们报告称，在通风效果较差的典型住宅环境中，暴露量可能要高得多。
UL化学安全部高级技术顾问玛丽莲·布莱克（Marilyn Black）表示：“这些研究表明，3D打印机排放的颗粒物和化学物质可能会导致意外的污染物暴露风险，我们很高兴分享这项研究，以便采取措施降低健康风险。”
与此同时，3D打印机的操作人员可以采取一些措施，以减轻其对空气质量的影响：
仅在通风良好的区域操作3D打印机。将喷嘴温度设置在耗材材料建议温度范围的下限。远离正在运行的机器站立。使用经过测试和验证、排放量较低的机器和耗材。
该研究发表于期刊《Environmental Science & Technology》。该研究获得了美国保险商实验室公司（Underwriters Laboratories, Inc.）的资助。
