Partikler, der udsendes af forbrugernes 3-D-printere, kan skade indendørs luftkvalitet

3D-printere af forbrugerkvalitet er vokset i popularitet i de seneste år, men de partikler, der udsendes fra sådanne enheder, kan have en negativ indvirkning på indendørs luftkvalitet og har potentiale til at skade åndedrætssundheden, ifølge en undersøgelse fra forskere ved Georgia Institute of Technology og UL Chemical Safety.

Til studiet, som blev offentliggjort 12. september i tidsskriftet Miljøvidenskab og -teknologi og sponsoreret af Underwriters Laboratories, Inc. (UL)., forskerne indsamlede partikler udsendt fra 3-D-printere og udførte adskillige tests for at måle deres indvirkning på respiratoriske cellekulturer.

"Alle disse tests, som blev udført i høje doser, viste, at der er en giftig reaktion på partiklerne fra forskellige typer filamenter, der bruges af disse 3-D-printere, " sagde Rodney Weber, en professor ved Georgia Tech's School of Earth &Atmospheric Sciences, der ledede forskningen.

Undersøgelsen var en del af et flerårigt forskningsprojekt, der sigtede på at karakterisere partikelemissioner fra printere i et kontrolleret miljø og identificere foranstaltninger, der kunne træffes af både 3-D printerproducenter og brugere for at reducere risikoen for skade. Mens tidligere undersøgelser havde fokuseret på at kvantificere de partikler, der udsendes, denne gang så forskerne nærmere på partiklernes kemiske sammensætning og deres potentiale for toksicitet.

3-D-printere fungerer typisk ved at smelte plastikfilamenter og derefter afsætte smelten lag på lag for at danne en genstand. Opvarmning af plastikken for at smelte den frigiver flygtige forbindelser, nogle af dem fra ultrafine partikler, der udsendes i luften nær printeren og objektet.

I tidligere forskning, holdet fandt ud af, at jo varmere temperaturen kræves for at smelte glødetråden, jo flere emissioner blev der produceret. Som resultat, acrylonitril butadien styren (ABS) plastfilamenter, som kræver en højere temperatur for at smelte, producerede flere emissioner end filamenter lavet af polymælkesyre (PLA), som smelter ved lavere temperatur.

For at teste virkningen af ​​emissionerne på levende celler, forskerne samarbejdede med Weizmann Institute of Science i Israel, som udsatte menneskelige luftvejsceller og rotteimmunsystemceller for koncentrationer af partiklerne fra printerne. De fandt ud af, at både ABS- og PLA-partikler påvirkede cellernes levedygtighed negativt, hvor sidstnævnte fremkalder en mere giftig reaktion. Men disse test afspejlede ikke faktiske eksponeringer

Forskerne udførte også en kemisk analyse af partikler for at få yderligere indsigt i deres toksicitet og muliggøre sammenligninger med toksicitet af partikler fundet i udendørs bymiljøer. Analysen - kaldet oxidativt potentiale - simulerer den toksiske reaktion, som en aerosol ville have på cellulære organismer.

"Toksicitetstestene viste, at PLA-partikler var mere giftige end ABS-partiklerne ved en sammenligning pr. partikel, men fordi printerne udsendte så meget mere af ABS - det er ABS-emissionerne, der ender med at være mere bekymrende, " sagde Weber. "Tilsammen, disse test indikerer, at eksponering for disse filamentpartikler over tid kan være lige så giftig som luften i et bymiljø, der er forurenet med køretøjer eller andre emissioner."

Et andet resultat af undersøgelsen var, at ABS-partiklerne udsendt fra 3-D-printerne havde kemiske egenskaber, der var anderledes end ABS-filamentet.

"Når filamentvirksomhederne fremstiller en bestemt type filament, de kan tilføje små masseprocenter af andre forbindelser for at opnå visse egenskaber, men de afslører for det meste ikke, hvad disse tilsætningsstoffer er, " sagde Weber. "Fordi disse tilsætningsstoffer ser ud til at påvirke mængden af ​​emissioner for ABS, og der kan være stor variation i typen og mængden af ​​additiver tilsat til ABS, en forbruger kan købe en bestemt ABS-filament, og det kunne producere langt flere emissioner end en fra en anden leverandør."

Undersøgelsen så også på, hvilke typer indendørs miljøscenarier emissioner fra en 3-D-printer ville have størst indflydelse. De vurderede, at i en kommerciel bygning, såsom en skole eller et kontor, bedre ventilation ville begrænse mængden af ​​eksponering for emissionerne. Imidlertid, i et typisk boligmiljø med mindre effektiv ventilation, eksponeringen kan være meget højere, rapporterede de.

"Disse undersøgelser, hvordan partikel- og kemikalieemissioner fra 3-D-printere kan resultere i utilsigtede eksponeringsfarer for forurenende stoffer, og vi er glade for at dele denne forskning, så der kan tages skridt til at reducere sundhedsrisici, " sagde Marilyn Black, senior teknisk rådgiver for UL.

I mellemtiden, nogle foranstaltninger kan træffes af operatører af 3-D-printere for at mindske deres indvirkning på luftkvaliteten.

• Brug kun 3D-printere i godt ventilerede områder
• Indstilling af dysetemperaturen i den nederste ende af det foreslåede temperaturområde for filamentmaterialer
• Stå væk fra betjenende maskiner
• Brug af maskiner og filamenter, der er blevet testet og verificeret til at have lave emissioner.