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極光創(chuàng)新:FDM3d打印會對室內(nèi)空氣質(zhì)量產(chǎn)生影響

發(fā)表時間:2021-09-22?????責任編輯:極光創(chuàng)新

3D打印從20世紀末到現(xiàn)在,短短30多年間已經(jīng)滲透到社會生活的方方面面。工業(yè)級3D打印機可用于復雜零件的一次成型,既能降低成本,又能保持零件之間質(zhì)量和精度的統(tǒng)一,還可用于模具的快速制造,提高生產(chǎn)效率。而且桌面級FDM3D打印機已經(jīng)廣泛應用于我們的日常生活中。

FDM3d打印

FDM3D打印的工作原理是以線性塑料或其他基礎材料為原料,在高溫下熔化材料,按照數(shù)字模型分區(qū)形成的截面逐層堆積打印。常用的熱塑性材料有ABS、PLA、尼龍等。在打印過程中,熱塑性材料在高溫下熔化,不僅會釋放出多種揮發(fā)性有機物,還會釋放出大量直徑小于0.1微米的超細顆粒,從而降低室內(nèi)空氣質(zhì)量,甚至對人體健康造成危害。

FDM3D打印時不同材料釋放的有機化合物也不同。例如,ABS會釋放苯乙烯。對人體神經(jīng)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)有毒。然而,超細顆粒會通過呼吸沉積在肺部,甚至通過肺泡進入血液循環(huán)系統(tǒng),從而損害人體健康。在過去的幾年里,許多研究調(diào)查了3D打印釋放的污染物對人體健康可能產(chǎn)生的負面影響,并取得了一些成果。例如,UL化學安全和佐治亞理工學院進行了一項為期兩年的調(diào)查,以探索桌面級FDM3D打印機對室內(nèi)空氣質(zhì)量的影響。

在之前的3D打印和新興材料暴露與風險評估研討會上,發(fā)布了一些新的研究成果,不僅揭示了FDM3D打印釋放的超細顆粒對室內(nèi)空氣質(zhì)量和公眾健康的影響,還討論了這些釋放的具體成分、粒徑和停留時間。例如,美國國家職業(yè)安全與健康研究所評估了ABS釋放的顆粒對人體肺細胞的毒性。

FDM3D打印污染排放的研究高度依賴于檢測儀器。其中,有機化合物可能需要通過質(zhì)譜儀進行檢測。在美國環(huán)境保護署進行的一項研究中,使用了定制的反應堆和質(zhì)譜儀。在反應器中,在實際印刷過程中模擬加熱時間、和噴嘴處的氧氣濃度,然后通過質(zhì)譜儀進行分析。環(huán)境空氣污染研究中的超細顆粒已經(jīng)有了相對成熟的技術和分析系統(tǒng),可以集成超細顆粒計數(shù)和視頻記錄。通過類似的系統(tǒng),研究人員可以分析3D打印過程中超細顆粒在空氣中分布和停留時間。

目前,關于3D打印污染排放的研究還處于起步階段,國內(nèi)相關研究較少。3D打印是制造技術發(fā)展的趨勢之一,未來將在生產(chǎn)生活中進一步普及。因此,這項技術造成的環(huán)境污染和對人體健康的損害都是必須解決的問題。有一些簡單的措施可以幫助操作人員減少3D打印對室內(nèi)空氣質(zhì)量的負面影響,比如保持良好的通風、給3D打印機安裝外殼,將噴頭溫度設置在材料溫度范圍的下限。但是這些措施并不是治本之策。要徹底解決這個問題,還需要對材料和3D打印技術本身進行完善,這就需要我們對檢測手段進行升級,對3D打印產(chǎn)生的污染排放有更深入的了解。


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