Trung Quốc sản xuất hàng triệu máy in 3D tiêu dùng hàng năm và bán chúng trên khắp thế giới, một phần tương đối trong số đó được người dùng sử dụng trong gia đình hoặc văn phòng của họ.Câu hỏi đặt ra là độ an toàn của in 3D như thế nào?
Khi không khí tràn ngập mùi nhựa nóng chảy tuyệt vời, chính xác là lúc này các máy in 3D đang làm việc chăm chỉ. Nhưng bạn có thể đã xem thông tin rằng in 3D là chất độc hại trên các phương tiện truyền thông vào năm ngoái, và chắc hẳn bạn đã lo lắng: "Những loại khí này do máy in 3D thải ra sẽ có hại như thế nào đối với cơ thể con người? Nếu bạn đặt một máy in 3D trong phòng ngủ và để nó chạy qua đêm sẽ có hại cho cơ thể con người, nó có hại cho cơ thể, nó sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe của nhân viên nếu máy in 3D được đặt trong văn phòng?
Những chất khí này được cấu tạo bởi những chất gì? Nó sẽ gây ung thư?
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng tất cả các máy in 3D (bài viết này chủ yếu phân tích máy in 3D FDM / FFF và công nghệ xử lý ánh sáng và các công nghệ khác sẽ được tiếp tục trong giai đoạn sau) sẽ tạo ra khí thải khi in, một số trong số đó vô hại nhưng có mùi, được gây ra bởi sự gia nhiệt vật liệu Được sản xuất muộn hơn, những thứ khác có thể nguy hiểm cho sức khoẻ. Để đánh giá liệu những khí thải này có an toàn hay không, hãy đặc biệt chú ý đến mức độ hạt vật chất (PM) và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) do máy in thải ra.
Vật chất hạt có thể hít phải (PM): Thông thường, vật chất dạng hạt mà con người hít phải sẽ tích tụ trong phổi. Nếu mức độ hạt quá cao, nó sẽ gây ra các bệnh về đường hô hấp, chẳng hạn như hen suyễn. Ngoài máy in 3D, các hạt này còn xuất hiện trong cuộc sống hàng ngày như khói xe, cháy rừng… PM2.5 cũng là chỉ số ô nhiễm mà chúng ta thường để ý trong cuộc sống hàng ngày.
Các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC): VOC như formaldehyde thường được quan tâm đặc biệt khi cải tạo hoặc mua xe hơi. Năm ngoái, như các báo cáo liên quan cho biết, một số VOC từ máy in 3D là chất gây ung thư, nhưng độc tính của những khí thải này vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ và cuộc điều tra vẫn đang tiếp tục.
Mặc dù các cuộc điều tra chi tiết vẫn đang được tiến hành, nhưng mức độ nguy hiểm đối với con người từ khí thải FDM phụ thuộc vào môi trường hoạt động và thời gian tiếp xúc. Một nghiên cứu năm 2021 cho thấy con người tiếp xúc với khí thải trong một giờ hoặc ít hơn không ảnh hưởng đến sức khỏe. Nhưng những người làm việc hơn 40 giờ một tuần xung quanh máy in có nguy cơ phát triển các vấn đề về hô hấp. Vùng thang độ xám trong khoảng từ 1 giờ đến 40 giờ vẫn cần được xác minh thêm bằng các thí nghiệm.
Trong khi dữ liệu và kết luận về trẻ em cũng đang được nghiên cứu, chúng ta cần chú ý hơn đến những gì đang xảy ra trong trường học, đặc biệt là trong các phòng thí nghiệm đổi mới in 3D trong trường học. Một nghiên cứu của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) về khí thải của máy in 3D cho thấy rằng trẻ em có thể đặc biệt dễ bị tổn thương bởi khí thải của máy in 3D. Nghiên cứu cho thấy trẻ em trong độ tuổi từ 9 đến 18 có diện tích bề mặt phổi được bao phủ bởi các hạt sau khi hít phải các hạt phát ra từ in 3D so với người lớn. EPA cho rằng điều này có thể liên quan đến việc trẻ em tò mò và thích tiếp xúc gần với đầu in hơn và đường hô hấp của trẻ vẫn đang trong giai đoạn phát triển và dễ bị nhiễm trùng.
Cách giảm thiểu rủi ro sức khỏe có thể xảy ra khi sử dụng máy in 3D
Sử dụng vật liệu phát xạ thấp (chẳng hạn như PLA) và chọn dây chính hãng hoặc dây thương hiệu
Đầu tiên, yếu tố lớn nhất ảnh hưởng đến phát thải FDM là vật tư tiêu hao. Theo một số nghiên cứu được thực hiện bởi Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA) và các bộ phận khác, loại vật tư tiêu hao có tác động cốt yếu đến khí thải, tùy thuộc vào nguyên liệu thô mà nhà sản xuất sử dụng và quy trình tổng hợp trung gian - các vật tư tiêu hao khác nhau có độ dẻo dai khác nhau. , phẩm màu và các chất phụ gia khác, bị ảnh hưởng bởi nóng chảy khác nhau. Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) mới đây cũng tuyên bố “Khi việc ứng dụng công nghệ in 3D ngày càng trở nên sâu rộng, cần phải điều tra tác động của các chất phụ gia tiêu hao đối với sức khỏe con người. Trong tương lai, FDA sẽ tiếp tục điều tra các chất phụ gia khác và các đặc tính liên quan của các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi và các chất dạng hạt, và các tiêu chuẩn liên quan đã được ban hành. "
Hầu hết các nghiên cứu hiện tại của FDA đều tập trung vào ba loại vật tư tiêu hao phổ biến nhất - ABS, PLA và nylon, với ABS thường được phân loại là vật liệu phát sáng cao. Khi ABS được sử dụng, một lượng lớn PM và VOC sẽ được tạo ra lúc đầu, sau đó lượng khí thải sẽ ổn định trong suốt quá trình in. Như đã đề cập ở trên, bởi vì VOC được phát ra sẽ nhanh chóng kết hợp với vật chất dạng hạt và trở thành một, nên các khí thải chính tiếp theo được tạo ra liên tục về cơ bản là vật chất dạng hạt. Vật liệu PLA và nylon thải ra ít khí thải hơn ABS khi sử dụng. Những vật liệu này cũng tạo ra một lượng lớn vật chất dạng hạt khi được sử dụng lần đầu, nhưng không phát ra liên tục. Vì vậy, chúng tôi thường gọi những vật liệu này là vật liệu phát thải thấp.
Đồng thời, họ cũng nhận thấy rằng việc phát thải PLA sẽ bị ảnh hưởng bởi nhãn hiệu của vật tư tiêu hao. Chất lượng vật tư tiêu hao của các thương hiệu khác nhau không đồng đều, và mức phát thải của một số PLA thậm chí còn gần với mức phát thải của ABS. Rodney Weber, một nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Georgia, đã phát hiện ra điều này sau khi tiến hành các thí nghiệm về lượng khí thải tiêu thụ vào năm 2017 và ông khuyến cáo người dùng nên thận trọng với việc mua các vật tư tiêu dùng giá rẻ, không có giấy phép. Ông nói, "Chúng tôi nhận thấy rằng việc in bằng các loại sợi rẻ hơn tạo ra nồng độ aerosol cao hơn so với việc sử dụng các sợi được sản xuất hoặc khuyến nghị bởi các thương hiệu gốc hoặc nổi tiếng. Mặc dù PLA được làm từ các vật liệu phân hủy sinh học như bột bắp, chúng tôi và Hiệp hội Aerosol đã phát hiện ra rằng một số PLA phát ra các hạt và hợp chất thậm chí còn độc hại hơn ABS. Nhưng vì PLA chỉ tạo ra các chất độc hại này ngay khi bắt đầu in, nên theo thời gian, các vật liệu tiêu hao ABS phát ra độc tính của vật liệu sẽ dần dần vượt quá mức độc hại của khí thải tiêu hao PLA .
Cài đặt tối ưu hóa: vòi phun mịn hơn, nhiệt độ vòi phun thấp hơn và chọn hiệu ứng tốt nhất
Thứ hai, các thông số phần cứng khác nhau giữa các nhà sản xuất và các thông số này có thể ảnh hưởng đến lượng khí thải. Đặc biệt khi sử dụng dây tóc PLA và dây tóc nylon, ảnh hưởng của thương hiệu máy in và các thông số càng rõ ràng. Một số cài đặt cũng có tác động rất lớn đến tỷ lệ phát thải PM và VOC.
Đại học Công nghệ Brno đã tiến hành một nghiên cứu, trong đó các nhà nghiên cứu so sánh ảnh hưởng của cài đặt máy in trên vật liệu ABS, PLA, PET và TPU. Kết quả cho thấy rằng khi chúng tôi chọn cài đặt in tối ưu, chúng tôi có thể đảm bảo in thành công trong khi giảm thiểu lượng khí thải; đồng thời, khi nhiệt độ vòi phun được đặt thấp hơn, vật liệu sẽ tạo ra ít khí thải hơn. Do đó, từ quan điểm sức khỏe đường hô hấp, các nhà nghiên cứu khuyến cáo người sử dụng máy in nên đặt nhiệt độ đầu phun thấp nhất có thể, thậm chí thấp hơn mức nhà sản xuất khuyến nghị. Nghiên cứu cũng cho thấy kích thước vòi phun có ảnh hưởng đáng kể đến cả tốc độ xả và nồng độ hạt. Đối với vật liệu ABS, PET và PLA, họ nhận thấy rằng việc sử dụng đầu phun {{0}}. 4mm tạo ra ít PM nhất. Ngoại lệ là TPU, giúp tăng kích thước vòi phun lên 0,6mm với lượng khí thải ít hơn.
Các phát hiện cũng cho thấy rằng dòng chảy vật liệu hoặc tốc độ in hầu như không ảnh hưởng đến lượng khí thải. Do đó, cài đặt máy đùn là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến khí thải. Một nghiên cứu khác sử dụng các thử nghiệm ABS và PLA phát hiện ra rằng nền tảng in được làm nóng không làm tăng lượng khí thải mà ngược lại còn giúp tăng kích thước hạt, giúp giảm số lượng hạt dễ dàng hơn.
Gần như tất cả các nhà nghiên cứu đều chỉ ra rằng thông gió thích hợp là chìa khóa để cải thiện chất lượng không khí trong nhà. Người sử dụng nên đặt máy in ở vị trí thông thoáng, lắp quạt gió ở cổng hút gió để đạt được hiệu quả tốt nhất. Tất cả các hệ thống thông gió cần được trang bị hệ thống lọc khí thích hợp để sử dụng. Nên sử dụng bộ lọc không khí hiệu quả cao (HEPA), loại bỏ tới 99,95% các hạt. Để giảm lượng khí thải VOC, bộ lọc than hoạt tính là giải pháp tốt nhất.
Đối với máy in đang mở, hãy thêm các thiết bị hỗ trợ khác
Bạn nên che máy in 3D của mình bằng một vỏ bọc thông hơi nhỏ có bộ lọc không khí. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc đặt một máy in 3D để bàn trong một vỏ bọc có hệ thống thông gió được lọc có thể giảm tỷ lệ phát xạ hạt xuống 97%. Tuy nhiên, cần lưu ý khi mua, bạn nên kiểm tra xem vỏ máy đã mua có hệ thống HEPA hay không vì nhiều loại vỏ máy in 3D trên thị trường chỉ dùng để duy trì nhiệt và không có tác dụng phát xạ.
Máy lọc không khí sử dụng quạt để hút không khí vào và loại bỏ các chất ô nhiễm khác nhau thông qua các phương pháp lọc và khử trùng khác nhau. Họ có thể đi một chặng đường dài trong việc cải thiện chất lượng không khí trong khu vực làm việc của máy in 3D, nhưng tốt nhất bạn nên sử dụng máy lọc không khí có HEPA và bộ lọc than hoạt tính. Hãy hết sức cẩn thận khi mua bộ lọc không khí, vì bộ lọc được thiết kế cho bụi và vách ngăn có thể không loại bỏ hoàn toàn các hạt hoặc VOC do máy in 3D phát ra. Nhớ thay bộ lọc trên máy thường xuyên.
Vỏ máy in cho bộ lọc HEPA
Lắp đặt màn hình chất lượng không khí trong nhà
Máy theo dõi chất lượng không khí có thể giúp người dùng theo dõi mức độ hóa chất có thể gây hại trong khu vực làm việc theo thời gian thực. Tuy nhiên, các nghiên cứu đã đưa ra kết luận trái chiều về việc liệu các sản phẩm màn hình tiêu dùng có đủ nhạy để phát hiện các hạt nhỏ phát ra trong quá trình in 3D hay không. Một nghiên cứu cho thấy rằng phần lớn vật chất dạng hạt rắn phát ra từ vật tư tiêu hao có kích thước từ 0. 0 5 đến 0. 2 micron. Hầu hết các máy theo dõi chất lượng không khí gia đình chỉ có thể phát hiện các hạt vật chất có kích thước từ 1 đến 2,5 micron (được định nghĩa là PM 1- PM2.5). Tuy nhiên, có một số màn hình có thể phát hiện các hạt dưới 0. 1 micron (được định nghĩa là PM0.1).
Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng các thiết bị theo dõi chất lượng không khí không nhất thiết phải đáng tin cậy, ngay cả ở các địa điểm nghiên cứu tiên tiến. Nhưng nếu màn hình của bạn cho thấy mức PM đã trên 35 microgam trên mét khối, thì đã đến lúc bắt đầu tìm cách làm sạch khí thải khu vực làm việc của bạn.
Bản tóm tắtVới sự phát triển của khoa học công nghệ, ngày càng nhiều lớp học, trường đại học, doanh nghiệp sử dụng máy in 3D vì chúng có thể đóng một vai trò rất lớn trong giáo dục và nghiên cứu khoa học. Mặc dù dữ liệu hiện tại vẫn chưa đủ để hỗ trợ việc thiết lập các tiêu chuẩn ngành, chúng ta vẫn cần đặc biệt chú ý đến các mối nguy tiềm ẩn, ngăn ngừa các sự cố trước khi chúng xảy ra, giảm các nguy cơ nghề nghiệp có thể xảy ra và bảo vệ trẻ em khỏi các sự cố tương tự như melamine trong quá khứ.