В последние годы популярность потребительских 3D-принтеров выросла, но частицы, испускаемые такими устройствами, могут негативно влиять на качество воздуха в помещении и могут нанести вред здоровью органов дыхания, согласно исследованию, проведенному исследователями из Института Джорджии. технологии и химической безопасности UL.
Для исследования, которое было опубликовано 12 сентября в журнале Environmental Science & Technology и спонсировалось Underwriters Laboratories, Inc. (UL), исследователи собрали частицы, испускаемые 3D-принтерами, и провели несколько тестов, чтобы оценить их воздействие. на культурах респираторных клеток.
«Все эти тесты, которые проводились при высоких дозах, показали, что существует токсическая реакция на частицы различных типов нитей, используемых в этих 3D-принтерах», - сказал Родни Вебер, профессор Технологического института Джорджии. наук о Земле и атмосфере, руководивший исследованием.
Исследование было частью многолетнего исследовательского проекта, направленного на определение характеристик выбросов частиц принтерами в контролируемой среде и определение мер, которые могут быть приняты как производителями 3D-принтеров, так и пользователями для снижения потенциального вреда. В то время как более ранние исследования были сосредоточены на количественной оценке испускаемых частиц, на этот раз исследователи более внимательно изучили химический состав частиц и их потенциал токсичности.
3D-принтеры обычно работают путем плавления пластиковых нитей, а затем нанесения расплава слой за слоем для формирования объекта. При нагревании пластика до его расплавления выделяются летучие соединения, некоторые из которых представляют собой ультрадисперсные частицы, выбрасываемые в воздух рядом с принтером и объектом.
В более ранних исследованиях команда обнаружила, что, как правило, чем выше температура, необходимая для плавления нити накала, тем больше выбросов производится. В результате акрилонитрил-бутадиен-стирольные (АБС) пластиковые нити, для плавления которых требуется более высокая температура, производят больше выбросов, чем нити из полимолочной кислоты (ПЛА), которые плавятся при более низкой температуре.
Чтобы проверить воздействие выбросов на живые клетки, исследователи сотрудничали с Институтом науки Вейцмана в Израиле, который подвергал клетки органов дыхания человека и клетки иммунной системы крыс воздействию концентраций частиц из принтеров. Они обнаружили, что частицы как ABS, так и PLA негативно влияют на жизнеспособность клеток, причем последние вызывают более токсический ответ. Но эти тесты не отражали реальных воздействий
Исследователи также провели химический анализ частиц, чтобы лучше понять их токсичность и провести сравнение с токсичностью частиц, обнаруженных в городской среде. Анализ, называемый окислительным потенциалом, моделирует токсическую реакцию аэрозоля на клеточные организмы.
Тесты на токсичность показали, что частицы PLA были более токсичными, чем частицы ABS, при сравнении каждой частицы, но поскольку принтеры испускали намного больше ABS, выбросы ABS в конечном итоге были более опасными. озабоченность», - сказал Вебер. «В совокупности эти тесты показывают, что воздействие этих частиц накаливания со временем может стать таким же токсичным, как воздух в городской среде, загрязненный автомобильными или другими выбросами».
Другой вывод исследования заключался в том, что частицы ABS, испускаемые 3D-принтерами, имели химические характеристики, отличные от свойств нити ABS.
«Когда компании, производящие нить, производят определенный тип нити, они могут добавлять небольшие массовые проценты других соединений для достижения определенных характеристик, но они в основном не раскрывают, что это за добавки», - сказал Вебер.«Поскольку эти добавки, по-видимому, влияют на количество выбросов для АБС, и могут быть большие различия в типе и количестве добавок, добавляемых к АБС, потребитель может купить определенную нить из АБС, и она может производить гораздо больше выбросов, чем нить из другого поставщика."
В исследовании также рассматривалось, какие типы сценариев окружающей среды в помещении будут иметь наибольшее влияние на выбросы от 3D-принтера. Они подсчитали, что в условиях коммерческого здания, такого как школа или офис, лучшая вентиляция ограничит количество выбросов. Однако в типичном жилом помещении с менее эффективной вентиляцией воздействие может быть намного выше, сообщили они.
«Эти исследования показывают, как выбросы частиц и химических веществ из 3D-принтеров могут привести к непреднамеренному воздействию загрязняющих веществ, и мы рады поделиться этим исследованием, чтобы можно было предпринять шаги для снижения рисков для здоровья», - сказала Мэрилин Блэк, старший технический консультант UL.
Тем временем операторы 3D-принтеров могут принять некоторые меры, чтобы уменьшить их воздействие на качество воздуха.
- Использование 3D-принтеров только в хорошо проветриваемых помещениях
- Установка температуры сопла на нижней границе рекомендуемого температурного диапазона для волокнистых материалов
- Не подходить к работающим машинам
- Использование машин и филаментов, которые прошли испытания и подтвердили низкий уровень выбросов.