Georgia Tech Research: Desktop FDM Drukowanie 3D cząstek stałych może być niebezpieczne dla ludzi

Jak twierdzi Qian Zhang, doktorant z Georgia Institute of Technology, w swojej ostatniej rozprawie zatytułowanej "Emisje cząstek z drukarek 3D na poziomie konsumenta", nadal istnieją obawy dotyczące emisji druku 3D w zamkniętych środowiskach (co w większości przypadków byłoby normą ), takich jak miejsce pracy, klasa i dom. Badania Zhanga były kompleksowe, koncentrując się na ABS i PLA pod względem emisji cząstek i ich zagrożeń dla społeczeństwa.

Ogólnie, jak wskazuje Zhang, ABS i PLA są najbardziej rozpowszechnionymi formami materiałów wykorzystywanych do drukowania 3D chociaż wiele innych alternatywnych źródeł zaczyna również zdobywać trakcję, od metalu po drewno - i coraz więcej innych opcji. ABS jest używany ze względu na przystępność, dobrą wytrzymałość, sztywność i więcej, podczas gdy PLA (choć mniej stabilny i nie tak silny) jest uważany za bardziej przyjazny dla środowiska ze względu na pochodzenie roślinne, pozwalając na więcej możliwości recyklingu. Zhang rozważył te materiały, a także drukarki FDM 3D na poziomie komputerów stacjonarnych, które mogą emitować cząstki i lotne związki organiczne (LZO lub całkowite lotne związki organiczne, TVOC) do powietrza wraz z zanieczyszczeniami w fazie gazowej.

Poprzednie badania wykazały, że ABS zazwyczaj emitował więcej cząstek; w rzeczywistości, być może nawet o jeden do dwóch rzędów wielkości wyższych niż PLA. Jak zauważa badacz, emisje cząstek mogą się różnić z innych powodów, takich jak:

Węgiel i tlen były "najliczniejszymi pierwiastkami" występującymi w emisji cząstek stałych, a także niewielkimi ilościami metali. Filamenty ABS również emitowały styren i etylobenzen, podczas gdy włókna PLA były znane z emitowania laktydu, kwasu mlekowego i metakrylanu metylu. Badania pokazują, że ogólnie stężenia LZO mogą przekraczać normalne wartości graniczne w biurach, ale zmienne środowiskowe, takie jak ogrzewanie i klimatyzacja, mogą być odpowiedzialne za znaczne obniżenie poziomu toksyn. Najdrobniejsze cząstki są niezwykle mobilne i mogą pokrywać dużą powierzchnię, a u ludzi mogą wpływać na całe drogi oddechowe, a także na narządy i komórki, poprzez transport przez krwioobieg.

"Istniejące wyniki ujawniły potencjał skutki zdrowotne dla emisji z drukarek 3D, podczas gdy więcej ocen toksyczności przy użyciu wielu metod musi być zastosowanych i porównanych, aby mieć szersze zrozumienie toksyczności emisji cząstek, "stwierdza Zhang

Testowanie obejmowało zbadanie następujących :

"Stosowanie istniejącego testumetoda do drukarek 3D daje wgląd w rozwój standardowej metody testowania drukarek 3D i zapewnia bazę danych do oceny limitów emisji. Co więcej, może dostarczyć wglądu producentom drukarek 3D i włókien, aby wytworzyć produkty o niskiej emisji i opracować skuteczne metody łagodzenia ", mówi Zhang.

Emisje cząstek stałych są zwykle większe, gdy rozpoczyna się drukowanie 3D, składające się głównie z najdrobniejsze cząsteczki i nanocząstki.

"W przypadku krótszych zadań drukowania te dynamiczne procesy aerozolowe mogą nigdy nie osiągnąć stanu ustalonego przed zakończeniem drukowania, natomiast w przypadku dłuższych zadań stężenia o różnych rozmiarach mogą pozostawać względnie stałe po około 1 godzinie drukowania (dla tego warunku), wskazując na proces tworzenia się cząstek, wzrost parowo-kondensacyjny, krzepnięcie i utratę osiągają stan ustalony ", stwierdza Zhang.

" W porównaniu z liczbowymi profilami stężenia, pole powierzchni i stężenie masowe oba wymagają więcej czasu, aby osiągnąć maksimum. Duża liczba nowo utworzonych cząsteczek ma niewielki wpływ na powierzchnię lub masę, ale ponieważ druk nadal dostarcza pary, wzrost cząstek w wyniku kondensacji par prowadzi do wzrostu powierzchni i koncentracji masy. "

Marki drukarek szczególnie w przypadku filamentów robiło to wielką różnicę, gdy używano ABS, podczas gdy pod względem PLA używano drukarki 3D. Numery ABS okazały się być od 3 do 104 razy wyższe niż w przypadku PLA, ale Zhang zwraca uwagę, że różnice różnią się w przypadku drukarek 3D i należy wziąć pod uwagę również masę cząsteczek.

"A konsystencja różnych metod wykazała, że ​​cząstki emitowane przez PLA wywoływały podobne poziomy odpowiedzi przy znacznie niższych dawkach niż cząstki emitowane przez ABS, wskazując, że cząstki emitowane przez PLA są bardziej toksyczne na podstawie masy cząstek. Jednak obliczenia całkowitej ekspozycji wykazały, że włókna ABS mogą być bardziej szkodliwe ze względu na znacznie wyższe emisje. Ogólnie rzecz biorąc, drukarki 3D są źródłem wysokich poziomów najdrobniejszych cząsteczek, które potencjalnie są szkodliwe dla ich użytkowników. Dlatego emisje powinny być regulowane i łagodzone "- podsumowują badania.