3D打印危害人体健康?其实关键看材料!
不经意间,3D打印已走进我们的生活。商场、学校、家庭都能发现它的身影,也许你案头的摆件、孩子手中的玩具就来自3D打印。
在电商平台上检索3D打印,从上百万的大型商用设备、到数百元的3D打印笔,再到几十元的打印耗材,各类各款应有尽有。从平台的销售记录来看,不少型号的3D打印机销量不错。
图|第十六届无锡国际设计博览会,观众正在订制3D打印巧克力
但日前,国外一项研究表明,3D打印机的使用者和使用3D打印产品的消费者,可能面临健康和安全风险,让人不禁想问“3D打印还可靠吗”?
3D打印的本质
目前,根据成型原理和所适用的材料,3D打印主要分为四类:
适用于塑料的熔融挤出成型技术(FDM);
适用于液态光敏树脂的光固化3D打印技术(SLA、DLP等);
适用于凝胶类材料的直接墨水书写打印技术(DIW);
适用于金属粉末或聚合物粉末的选择性激光熔化技术(SLM)和选择性激光烧结(SLS)等。
“对于3D打印是否存在污染或对人体、环境有害的因素,我认为要从3D打印加工过程和成型后使用过程两个方面来分析。”东华大学复合材料系主任游正伟表示。
他解释道,FDM主要用于塑料加工,也是受众面最广的3D打印方式,其本质就是塑料熔化后的三维成型,因此在加工过程中所带来的污染或者微小颗粒释放非常有限。
图|熔融沉积式
光固化打印技术和DIW,是利用紫外光、温度或者挤出剪切力等外界因素改变材料流变性,获得三维结构,使用的是树脂或凝胶类材料,加工过程中基本不会产生对人体有害的因子。
而SLM和SLS加工过程中大量使用粉末材料,因此粉尘、微粒带来的健康风险较高,但现有的SLM和SLS打印机都采用密闭设计,且加工车间或实验室也有标准化的防范措施和要求。
图|选择性激光烧结
对此,中科院增材制造技术团队研究员许高杰也表达了类似看法,“3D打印有没有污染或毒性,取决于所用的打印材料。”
许高杰表示,“目前所用的3D打印材料基本都是人们日常生活中常见和经常接触到的材料,在污染或毒性方面是经过考查评价后允许使用的。”
3D打印本“无罪”
“总体来说,3D打印作为一种新型制造技术,受到全球青睐,其本身是没有问题的。”许高杰说。
“考虑到有些高分子材料在加工时有一定的排放,如果作为3D打印材料,要充分考虑在成型加热时可能出现的排放,进行材料筛选和研发。负责任的研发人员和生产单位,都会把安全问题放在首位。”
游正伟认为,相对于传统机床“减材制造”所形成的细微颗粒、废料、废气,“3D打印技术反而更安全”。
“部分3D打印产品在使用中,因磨损等因素产生塑料微粒或纳米填料的问题,并不能归于3D打印,而是材料本身的问题。即便不使用3D打印产品,生活中也有各种复合材料加工制品。在同等条件下,3D打印用料更少、更方便,保护措施更好、安全性更高”游正伟说。
专家认为,应该加强增材制造新材料的研发,研制出性能优越、环境友好的新材料,另一方面应该建立包括设计、材料、产品性能、认证检测等在内的一整套增材制造安全标准体系。