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FDM 3D打印机对健康有害吗?该如何应对

说到3d打印安全,大多数人都会想到打印机着火,然而,3d打印机也会产生颗粒物和挥发性有机化合物(vocs)。那么,3d打印和颗粒物或vocs到底有什么大问题呢?
我们将从安全的角度出发,介绍3d打印排放的主要问题,更重要的是,还有一些误区。最后,我们会给你一些解决方案,这样你就可以确保你和3d打印机附近的人在打印时是安全的。
谈到3d打印的安全性,在排放方面会出现一些误区,这些误区可以分为四大说法:
1、虚构:在没有通风系统的情况下,3d打印pla 是99%安全的。
事实证明,pla产生的颗粒物比abs毒性更大。然而,在同样的温度下,pla产生的颗粒并没有abs多,这就导致了pla在vocs和超细颗粒方面的打印安全问题的混乱。
换句话说,较高的打印温度往往比较低的温度释放出更多的超细颗粒和vocs。由于pla的打印温度比abs低,所以总体上不会释放那么多毒素。
2、虚构:如果它味道不大,就不会有害。
这根本不是事实,因为3d打印中的很多微量vocs和超细颗粒并没有强烈的气味,气味的有害性与危害性并没有直接关联。也就是说,如果你能闻到3d打印机产生的烟雾,那么你无疑是吸入了vocs和超细颗粒,可能会对以后的健康造成影响。
3、虚构:3d打印机必须在室外通风,否则无法过滤。
事实上,大多数3d打印机是不向外通风的,因为这样做时,腔体热量会流失,增加了变形和其他不良影响的几率。
4、虚构:hepa过滤器不会过滤掉3d打印机产生的纳米颗粒。
这也是不正确的。hepa过滤器可以而且确实可以过滤掉3d打印机产生的纳米颗粒,尽管它们的等级是针对比超细颗粒更大的颗粒。
一、排放问题
3d打印的排放一般分为两大类:颗粒物排放和voc排放。下面我们将详细讨论每一种,然后探讨它们的危害性。
颗粒物
首先,我们来定义一下颗粒。由于fdm和sla 3d打印机固化塑料的方式,总会有超细颗粒产生到空气中,可能在打印过程中被吸入。然而,由于颗粒的尺寸非常小,只有100纳米或更小,我们不可能看到这些 超细颗粒。
因此,正是这些颗粒的大小使它们变得危险。由于它们很容易被吸入,长期接触会对肺部或其他组织造成损害。
vocs
与颗粒物相反,vocs是指当3d打印机使用某些丝材(如abs)进行打印时,您可能会闻到的 烟雾。
如果你曾经闻到过燃烧的塑料、干燥的油漆,甚至是篝火的烟雾,你很可能已经吸入了某种vocs。我们并不是说篝火的烟雾本身就非常危险,然而,日复一日地吸入烟雾会导致各种疾病,这取决于吸入的化学物质。
3d打印机的类型很重要吗
不幸的是,见的两种3d打印机,fdm和sla,在正常打印设置下会产生颗粒和vocs。有几篇文章,如来自佐治亚理工学院和epa的文章,直接指出了这些问题,以及什么类型的东西会影响排放。
二、危害性影响
的问题是,为什么吸入vocs和颗粒物会有潜在危害?说到vocs,答案很直接。如果你看过气雾剂罐侧面的警告下写着 请勿吸入,上面有一堆与吸入相关的健康危害警告,这就是原因。
具体来说,根据healthlinkbc的报道,吸入某些vocs会引起各种短期健康问题,如 眼睛、鼻子和喉咙刺激、呼吸急促、头痛、疲劳、、头晕和皮肤问题。长期的健康问题可能包括性器官损伤,甚至某些癌症。
相比之下,超细颗粒的作用与vocs有点不同,因为颗粒本身不一定是有害的化学物质本身。超细颗粒的危害更多的是来自于它们的大小和它们深入肺部的能力,以及其他类似的问题。有证据表明,超细颗粒甚至会对心血管产生长期影响,以及各种健康风险。
三、相对风险有多大
需要注意的是,日常生活中的许多过程都会产生超细颗粒和vocs。常见的烹饪活动,如在燃气灶上做饭,会产生与3d打印相似数量的超细颗粒。然而,应该格外小心,因为3d打印机通常比传统的燃气灶运行时间长得多,因此往往会产生更多的颗粒整体。
四、解决办法
希望我们没有把你吓得不轻。而且,不用害怕,在3d打印过程中,有三种主要的方法可以减少vocs和颗粒物的排放。
将您的打印机放在一个封闭的环境中,减少颗粒物和vocs的方法是首先防止它们离开打印机周围的工作区域。许多人通过构建围墙来实现这一目的,以减缓毒素的扩散,基本上将它们困在打印区域内。
当然,由于vocs的颗粒大小和性质,除非你的外壳是密封的,否则这不会让你安全,因为vocs和颗粒会随着时间的推移而泄漏出来。然而,在许多情况下,它将减缓其速度,足以让您现有的通风系统保持外壳外的颗粒密度相当低。
使用过滤器过滤微粒和挥发性有机化合物(vocs)
减少颗粒物和vocs的第二种方法是使用带有外壳的空气过滤器,这样颗粒物和vocs就会被过滤器吸收。请看下面如何选择正确的过滤器类型,因为这取决于你要消除的排放类型(颗粒物与voc)。您有多种选择,从相对diy到昂贵的选择。
将烟气排放到室外
第三种减少颗粒物和vocs的方法是将打印区域简单地排放到室外。这个选项之所以被列在最后,是因为它有一个显著的缺点。通过将打印区域排放到室外,你会冷却打印区域。这将使abs等丝材的打印变得困难,因为如果没有加热的构建板和腔室,打印件往往容易变形。
五、需要哪种类型的过滤器
3d打印过滤器,有哪些选择呢?基本上,为了同时过滤掉vocs和颗粒物,你需要下面两种类型的过滤器。
请注意,这适用于fdm和sla 3d打印机,尽管这两种方法之间的颗粒和vocs的相对数量不同。sla往往需要去除更多的vocs,而fdm打印机往往需要去除更多的超细颗粒。
1. hepa过滤器或高等级merv过滤器(merv 17或更高)。这些类型的过滤器可以去除超细颗粒。
2. 活性炭过滤器。这种类型的过滤器可以去除vocs。
当然,活性炭过滤器和hepa(或高merv)过滤器都有很多形状和尺寸。尽管如此,它们是一种相对简单的去除空气中颗粒物的解决方案。hepa空气净化器在正常的工作条件下,可以去除空气中的超细颗粒,效率非常高,可以减少99.97%。
有趣的是,尽管人们有一种误解,认为这些滤网只能工作到0.3微米的颗粒物,但事实上,由于布朗运动的作用,更小的颗粒物会以更高的数量被滤网捕获。
因此,如果你想保持3d打印外壳中的热量,但仍然安全,并去除颗粒和vocs,你可以简单地在3d打印外壳中放置一个空气净化器。空气净化器应该使用hepa和活性炭两种类型的过滤器,以确保这两种类型的排放物都能大大减少。
六、买哪种过滤器
这里有几种方案可以用来过滤这些排放物
壁挂式装置:alveo3d制造了一个3d打印过滤装置,可以过滤掉vocs和超细颗粒。每个过滤器由hepa h13和活性炭制成,并包括一个120毫米的高压风扇,以使空气通过过滤器。
空气净化器:另一种选择是购买一个空气净化器,并在你的3d打印外壳内使用它来过滤vocs和颗粒。
3d打印的净化器:我们的个选项看起来相当愚蠢,但你可以用一次性p100过滤器和一些3d打印部件来制作,尽管你可能需要一个额外的风扇来使其工作。设计师认为这种类型的过滤器对减少超细颗粒没有任何作用,但正如我们之前提到的,由于过滤的布朗运动理论,情况并非如此。
需要注意的是,放置过滤器的位置会影响其功效。我们建议根据制造商的指示来放置过滤器,根据过滤器的类型和通过过滤器的空气量,过滤器的位置会有所不同。
七、在这段时间里,我可以做什么
如果你正在寻找一个快速的解决方案,但还没有决定你要使用什么类型的过滤系统,你可以通过几个简单的方法来减少排放的影响。
首先,如果房间内有其他过滤器,暂时过滤器的merv等级,可以降低空气中的颗粒物。
或者,如果温度不是太热或太冷,你可以在一个开放的窗口附近打印,降低总的颗粒和vocs 。理想情况下,应该在打印机附近安装一个风扇,将颗粒物和vocs吹到外面,尽量减少室内的循环。
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