FDM 3D打印機對健康有害嗎？如何應對？

此前，南極熊也曾報道過，桌面FDM 3D打印機在打印過程中會有細微顆粒和有機物的排放，有一些設備通過機身密封和加裝過濾器來凈化，可以有效的過濾掉排放的細微顆粒和有機物。本文我們來繼續(xù)探討，F(xiàn)DM 3D打印機對健康有害嗎？如何應對？本文編譯自all3dp。

之前的報道：200多種揮發(fā)性有機物，3D打印機噴出的有毒顆粒和隱藏的健康風險

3D打印有毒嗎？如何防范健康風險


3D 打印機空氣濾清器：基礎知識
3D打印安全嗎？

△像這樣的3D打印機著火并不是唯一會危害健康的事情（來源：Hackaday）

說到3D打印安全，大多數(shù)人都會想到打印機著火，然而，3D打印機也會產生顆粒物和揮發(fā)性有機化合物（VOCs）。那么，3D打印和顆粒物或VOCs到底有什么大問題呢？

我們將從安全的角度出發(fā)，介紹3D打印排放的主要問題，更重要的是，還有一些誤區(qū)。最后，我們會給你一些解決方案，這樣你就可以確保你和3D打印機附近的人在打印時是安全的。

3D打印機空氣過濾器：基本原理
事實與虛構

△關于3D打印排放有很多誤解（來源：rwg42985 via YouTube）

談到3D打印的安全性，在排放方面會出現(xiàn)一些誤區(qū)，這些誤區(qū)可以分為四大說法：

①虛構：在沒有通風系統(tǒng)的情況下，3D打印PLA 是100%安全的。

事實證明，PLA產生的顆粒物比ABS毒性更大。然而，在同樣的溫度下，PLA產生的顆粒并沒有ABS多，這就導致了PLA在VOCs和超細顆粒方面的打印安全問題的混亂。

換句話說，較高的打印溫度往往比較低的溫度釋放出更多的超細顆粒和VOCs。由于PLA的打印溫度比ABS低，所以總體上不會釋放那么多毒素。

②虛構：如果它味道不大，就不會有害。

這根本不是事實，因為3D打印中的很多微量VOCs和超細顆粒并沒有強烈的氣味，氣味的有害性與危害性并沒有直接關聯(lián)。也就是說，如果你能聞到3D打印機產生的煙霧，那么你無疑是吸入了VOCs和超細顆粒，可能會對以后的健康造成影響。

③虛構：3D打印機必須在室外通風，否則無法過濾。

事實上，大多數(shù)3D打印機是不向外通風的，因為這樣做時，腔體熱量會流失，增加了變形和其他不良影響的幾率。

④虛構：HEPA過濾器不會過濾掉3D打印機產生的納米顆粒。

這也是不正確的。HEPA過濾器可以而且確實可以過濾掉3D打印機產生的納米顆粒，盡管它們的等級是針對比超細顆粒更大的顆粒。

3D打印機空氣過濾器：基本原理
排放

△3D打印絲材中的添加劑，如著色劑，導致人們越來越擔心毒性問題（來源：Engineer Live)）

3D打印的排放一般分為兩大類：顆粒物排放和VOC排放。下面我們將詳細討論每一種，然后探討它們的危害性。

顆粒物

首先，我們來定義一下顆粒。由于FDM和SLA 3D打印機固化塑料的方式，總會有超細顆粒產生到空氣中，可能在打印過程中被吸入。然而，由于顆粒的尺寸非常小，只有100納米或更小，我們不可能看到這些 "超細顆粒"。

因此，正是這些顆粒的大小使它們變得危險。由于它們很容易被吸入，長期接觸會對肺部或其他組織造成損害。

VOCs

與顆粒物相反，VOCs是指當3D打印機使用某些絲材（如ABS）進行打印時，您可能會聞到的 "煙霧"。

如果你曾經聞到過燃燒的塑料、干燥的油漆，甚至是篝火的煙霧，你很可能已經吸入了某種VOCs。我們并不是說篝火的煙霧本身就非常危險，然而，日復一日地吸入煙霧會導致各種疾病，這取決于吸入的化學物質。

3D打印機的類型很重要嗎？

不幸的是，最常見的兩種3D打印機，F(xiàn)DM和SLA，在正常打印設置下會產生顆粒和VOCs。有幾篇文章，如來自佐治亞理工學院和EPA的文章，直接指出了這些問題，以及什么類型的東西會影響排放。

3D打印機空氣過濾器：基本原理
危害性影響

△讓有害氣體遠離空氣（來源：Erik Sjölund via Nederman）

最大的問題是，為什么吸入VOCs和顆粒物會有潛在危害？說到VOCs，答案很直接。如果你看過氣霧劑罐側面的警告下寫著 "請勿吸入"，上面有一堆與吸入相關的健康危害警告，這就是原因。

具體來說，根據(jù)HealthLinkBC的報道，吸入某些VOCs會引起各種短期健康問題，如 "眼睛、鼻子和喉嚨刺激、呼吸急促、頭痛、疲勞、惡心、頭暈和皮膚問題"。長期的健康問題可能包括永久性器官損傷，甚至某些癌癥。

相比之下，超細顆粒的作用與VOCs有點不同，因為顆粒本身不一定是有害的化學物質本身。超細顆粒的危害更多的是來自于它們的大小和它們深入肺部的能力，以及其他類似的問題。有證據(jù)表明，超細顆粒甚至會對心血管產生長期影響，以及各種健康風險。

相對風險有多大？

需要注意的是，日常生活中的許多過程都會產生超細顆粒和VOCs。常見的烹飪活動，如在燃氣灶上做飯，會產生與3D打印相似數(shù)量的超細顆粒。然而，應該格外小心，因為3D打印機通常比傳統(tǒng)的燃氣灶運行時間長得多，因此往往會產生更多的顆粒整體。

3D打印機空氣過濾器：基本原理
解決辦法

△封閉你的3D打印機有助于減少你將接觸到的排放物（來源：korgin1212 via Reddit）

希望我們沒有把你嚇得不輕。而且，不用害怕，在3D打印過程中，有三種主要的方法可以減少VOCs和顆粒物的排放。

將您的打印機放在一個封閉的環(huán)境中

減少顆粒物和VOCs的最大方法是首先防止它們離開打印機周圍的工作區(qū)域。許多人通過構建"圍墻"來實現(xiàn)這一目的，以減緩毒素的擴散，基本上將它們困在打印區(qū)域內。

當然，由于VOCs的顆粒大小和性質，除非你的外殼是完美密封的，否則這不會讓你完全安全，因為VOCs和顆粒會隨著時間的推移而泄漏出來。然而，在許多情況下，它將減緩其速度，足以讓您現(xiàn)有的通風系統(tǒng)保持外殼外的顆粒密度相當?shù)汀?br />
使用過濾器過濾微粒和揮發(fā)性有機化合物(VOCs)

減少顆粒物和VOCs的第二種方法是使用帶有外殼的空氣過濾器，這樣顆粒物和VOCs就會被過濾器吸收。請看下面如何選擇正確的過濾器類型，因為這取決于你要消除的排放類型（顆粒物與VOC）。您有多種選擇，從相對DIY到昂貴的選擇。

將煙氣排放到室外

第三種減少顆粒物和VOCs的方法是將打印區(qū)域簡單地排放到室外。這個選項之所以被列在最后，是因為它有一個顯著的缺點。通過將打印區(qū)域排放到室外，你會冷卻打印區(qū)域。這將使ABS等絲材的打印變得困難，因為如果沒有加熱的構建板和腔室，打印件往往容易變形。

3D打印機空氣過濾器：基本原理
我需要哪種類型的過濾器？

△活性炭和高等級MERV過濾器可用于VOCs和顆粒物（來源：Nordic Pure）

3D打印過濾器，有哪些選擇呢？基本上，為了同時過濾掉VOCs和顆粒物，你需要下面兩種類型的過濾器。

請注意，這適用于FDM和SLA 3D打印機，盡管這兩種方法之間的顆粒和VOCs的相對數(shù)量不同。SLA往往需要去除更多的VOCs，而FDM打印機往往需要去除更多的超細顆粒。

1. HEPA過濾器或高等級MERV過濾器（MERV 17或更高）。這些類型的過濾器可以去除超細顆粒。

2. 活性炭過濾器。這種類型的過濾器可以去除VOCs。

當然，活性炭過濾器和HEPA（或高MERV）過濾器都有很多形狀和尺寸。盡管如此，它們是一種相對簡單的去除空氣中顆粒物的解決方案。HEPA空氣凈化器在正常的工作條件下，可以去除空氣中的超細顆粒，效率非常高，可以減少99.97%。

有趣的是，盡管人們有一種誤解，認為這些濾網只能工作到0.3微米的顆粒物，但事實上，由于布朗運動的作用，更小的顆粒物會以更高的數(shù)量被濾網捕獲。

因此，如果你想保持3D打印外殼中的熱量，但仍然安全，并去除顆粒和VOCs，你可以簡單地在3D打印外殼中放置一個空氣凈化器�？諝鈨艋�器應該使用HEPA和活性炭兩種類型的過濾器，以確保這兩種類型的排放物都能大大減少。

3D打印機空氣過濾器：基本原理
買哪種過濾器？

△一個簡單的3D打印過濾方案，是Alveo3D的這款可壁掛式過濾器（來源：Alveo 3D via YouTube）

這里有幾種方案可以用來過濾這些排放物

壁掛式裝置：Alveo3D制造了一個3D打印過濾裝置，可以過濾掉VOCs和超細顆粒。每個過濾器由HEPA H13和活性炭制成，并包括一個120毫米的高壓風扇，以使空氣通過過濾器。

空氣凈化器：另一種選擇是購買一個空氣凈化器，并在你的3D打印外殼內使用它來過濾VOCs和顆粒。

3D打印的凈化器：我們的最后一個選項看起來相當愚蠢，但你可以用一次性P100過濾器和一些3D打印部件來制作，盡管你可能需要一個額外的風扇來使其工作。設計師認為這種類型的過濾器對減少超細顆粒沒有任何作用，但正如我們之前提到的，由于過濾的布朗運動理論，情況并非如此。

需要注意的是，放置過濾器的位置會影響其功效。我們建議根據(jù)制造商的指示來放置過濾器，根據(jù)過濾器的類型和通過過濾器的空氣量，過濾器的位置會有所不同。

3D打印機空氣過濾器：基本原理
在這段時間里，我可以做什么？

△打開窗戶可以降低打印中的VOCs和微粒（來源：Walter Westerman via WCMA）

如果你正在尋找一個快速的解決方案，但還沒有決定你要使用什么類型的過濾系統(tǒng)，你可以通過幾個簡單的方法來減少排放的影響。

首先，如果房間內有其他過濾器，暫時過濾器的MERV等級，可以降低空氣中的顆粒物。

或者，如果溫度不是太熱或太冷，你可以在一個開放的窗口附近打印，降低總的顆粒和VOCs 。理想情況下，應該在打印機附近安裝一個風扇，將顆粒物和VOCs吹到外面，盡量減少室內的循環(huán)。


編譯自：all3dp