新研究揭示3D打印健康风险 — PLA材料相对更安全

3D打印究竟是否对健康有害？对于这个问题，伊利诺伊理工学院和德克萨斯大学早在2013年就进行了一项有限的研究。结果显示，常见的3D打印材料 — ABS和PLA的确会在3D打印过程中释放出一些有害健康的物质。最近，他们又进行了一项更深入的研究，而得到的结果更加糟糕 — 在有限空间内使用特定线材进行3D打印，空气中的可致癌颗粒水平会明显提高。

目前，科学家们已经将这项研究写成了论文《在桌面级3D打印机上使用多种线材时超细颗粒与挥发性有机化合物的散发》，发表到了最新一期的《环境科学与技术》杂志上。“人们都知道桌面级FDM打印机在工作时的确会散发出气体和颗粒，”论文作者Parham Azimi等人表示，“但很少有人知道这些物质的类型和程度，以及它们因材料和打印机的不同有怎样的变化。”

虽然他们已经在2013年测试过了一些型号的打印机和材料，但是因为市场上的机器和材料实在是太多了，最近两年又新出现了许多，所以想得出决定性的结论并不容易。不过，他们表示，3D打印时热塑型塑料的分解的确已经在某些动物身上显示出了毒副作用，而所产生的超细颗粒也的确会对人体造成不利影响。

据南极熊了解，在这次的新研究中，科学家们测试了多达16种的3D打印机与材料组合。打印机包括FlashForge的双头机，Dremel 3D Idea，三纬国际的da Vinci 1.0，MakerBot Replicator，以及LulzBot Mini；材料包括ABS、PLA、高抗冲聚苯乙烯（HIPS）、半透明尼龙、透明聚碳酸酯、半透明的尼龙基增塑聚酰胺热塑性弹性体、Laybrick、LayWood、以及叫做TGlase的透明聚酯。

测试发生在一个体积3.6立方米的不锈钢室中，内容是打印一个10cm × 10cm × 1cm的标准小型物体，主要测量对象则是超细颗粒物（UFPs）和挥发性有机化合物（VOCs）。这两种物质会在打印结束后被密封室的风扇排入一个收集器中。

结果显示，UFP浓度确会在打印开始的10-20分钟内明显上升，不过随后便会基本保持不变。另外，它会根据打印机、材料、打印对象形状、喷嘴和打印床温度的不同而有所不同。如果浓度足够高，这种物质就会造成某些呼吸问题。

所有的材料中，ABS的排放率最高，PLA的排放率最低，而其它材料则居中 — 这你可以从上面的图标中看到。在大部分的测试中，UFP和打印床温度都是成正比的。其中最有趣的是，外壳的存在仅仅帮助使用ABS材料的MakerBot降低了UFP — 具体数值是35%。

VOC的情况与UFP相似，也在所有的测试中检测到了。其中最主要的排放物就是苯乙烯 — 来自6种ABS和1种HIPS。

总体来看，ABS和HIPS等材料的有害排放均很高，而PLA则要明显低得多 — 其排放物主要是不具危险性的丙交酯。此外，研究者们还发现，3D打印机品牌与有害气体排放没有绝对的相关性，所以可以认为目前所有的3D打印机在这一方面都处于同一水平。

那么，这项研究是否意味着3D打印是危险的呢？其实并非如此，因为虽然实验的测试时间与实际情况相似，均为连续数小时，但测试的空间却并不相同。我们实际使用FDM打印机时并不会处于一个封闭的空间中，所以只要保证良好的通风，就能让上面所说的有害物质迅速消散，从而避免受到伤害。