آیا پرینت سه بعدی باعث سرطان می شود؟ چگونه از آن به درستی استفاده کنیم؟

چین سالانه میلیون‌ها پرینتر سه‌بعدی درجه یک مصرف‌کننده تولید می‌کند و آنها را در سرتاسر جهان به فروش می‌رساند که بخش نسبی آن توسط کاربران در خانه‌ها یا دفاترشان استفاده می‌شود.سوال اینجاست که ایمنی پرینت سه بعدی چگونه است؟

وقتی هوا پر از بوی فوق‌العاده ذوب پلاستیک می‌شود، دقیقاً در این زمان است که پرینترهای سه بعدی سخت کار می‌کنند. اما ممکن است سال گذشته خبر سمی بودن پرینت سه بعدی را در رسانه ها دیده باشید و حتماً نگران شده اید: "این گازهای منتشر شده از چاپگرهای سه بعدی چقدر برای بدن انسان مضر هستند؟ اگر یک چاپگر سه بعدی را در اتاق خواب قرار دهید و اجازه دهید یک شبه اجرا شود برای بدن انسان مضر است آیا برای بدن مضر است اگر پرینتر سه بعدی در دفتر کار گذاشته شود بر سلامت کارمندان تاثیر می گذارد؟

این گازها از چه چیزی تشکیل شده اند؟ آیا باعث سرطان خواهد شد؟

مطالعات نشان داده است که همه پرینترهای سه بعدی (این مقاله عمدتاً چاپگرهای سه بعدی FDM/FFF را تجزیه و تحلیل می کند و لایت کیورینگ و سایر فناوری ها در مرحله بعدی پیگیری خواهند شد) هنگام چاپ انتشاراتی ایجاد می کنند که برخی از آنها بی ضرر هستند اما دارای بو هستند. ناشی از گرمایش مواد هستند که بعداً تولید می شوند، سایرین ممکن است برای سلامتی خطرناک باشند. برای قضاوت در مورد ایمن بودن این انتشارات، توجه ویژه ای به سطوح ذرات معلق (PM) و ترکیبات آلی فرار (VOCs) منتشر شده توسط چاپگرها داشته باشید.

ذرات قابل استنشاق (PM): معمولاً ذرات معلق استنشاق شده توسط افراد در ریه ها تجمع می یابد. اگر سطح ذرات معلق بیش از حد بالا باشد باعث بیماری های تنفسی مانند آسم می شود. علاوه بر پرینترهای سه بعدی، این ذرات در زندگی روزمره نیز ظاهر می شوند، مانند اگزوز خودرو، سوختن در آتش سوزی و غیره. PM2.5 نیز یک شاخص آلودگی است که اغلب در زندگی روزمره به آن توجه می کنیم.

ترکیبات آلی فرار (VOCs): VOC ها مانند فرمالدئید اغلب در هنگام نوسازی یا خرید خودرو نگران کننده هستند. سال گذشته، همانطور که گزارش های خبری مرتبط گفتند، برخی از VOCهای چاپگرهای سه بعدی سرطان زا هستند، اما سمیت این انتشارات به طور کامل مورد مطالعه قرار نگرفته است و تحقیقات هنوز ادامه دارد.

اگرچه تحقیقات دقیق هنوز در حال انجام است، اما میزان خطر انتشار FDM برای انسان به محیط عملیاتی و زمان قرار گرفتن در معرض آن بستگی دارد. یک مطالعه در سال 2021 نشان داد که قرار گرفتن انسان در معرض گازهای گلخانه ای به مدت یک ساعت یا کمتر هیچ تاثیری بر سلامتی ندارد. اما کسانی که بیش از 40 ساعت در هفته در اطراف چاپگر کار می کنند در معرض خطر ابتلا به مشکلات تنفسی هستند. منطقه خاکستری بین 1 ساعت تا 40 ساعت هنوز باید توسط آزمایشات تأیید شود.

در حالی که داده‌ها و نتیجه‌گیری‌ها درباره کودکان نیز در حال مطالعه است، ما باید به آنچه در مدارس اتفاق می‌افتد توجه بیشتری داشته باشیم، به ویژه در آزمایشگاه‌های نوآوری چاپ سه بعدی در مدارس. یک مطالعه توسط آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (EPA) در مورد انتشار چاپگرهای سه بعدی نشان می دهد که کودکان ممکن است به ویژه در برابر انتشار چاپگرهای سه بعدی آسیب پذیر باشند. این مطالعه نشان داد که کودکان بین سنین 9 تا 18 سال بعد از استنشاق ذرات منتشر شده توسط پرینت سه بعدی در مقایسه با بزرگسالان، سطح بزرگتری از ریه هایشان پوشیده از ذرات است. EPA معتقد است که این ممکن است به کنجکاوی و ترجیح بیشتر کودکان برای تماس نزدیک با سر چاپ مربوط باشد و دستگاه تنفسی کودکان هنوز در مرحله رشد است و مستعد ابتلا به عفونت است.

نحوه کاهش خطرات احتمالی سلامتی هنگام استفاده از پرینترهای سه بعدی

از مواد کم انتشار (مانند PLA) استفاده کنید و سیم اصلی یا مارک را انتخاب کنید

اول، بزرگترین عامل موثر بر انتشار FDM مواد مصرفی است. بر اساس مطالعات متعددی که توسط آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (EPA) و سایر بخش‌ها انجام شده است، نوع مواد مصرفی بسته به مواد خام مورد استفاده توسط سازنده و فرآیند سنتز میانی، تأثیر مهمی بر انتشار دارد - مواد مصرفی مختلف حاوی سخت‌کننده‌های متفاوتی هستند. ، رنگ آمیزی و سایر مواد افزودنی که تحت تأثیر ذوب داغ متفاوت هستند. سازمان غذا و داروی ایالات متحده (FDA) نیز اخیراً اعلام کرده است: "با گسترش روزافزون استفاده از فناوری پرینت سه بعدی، بررسی تاثیر افزودنی های مصرفی بر سلامت انسان ضروری است. در آینده، FDA به این موضوع ادامه خواهد داد. بررسی سایر مواد افزودنی و خصوصیات مربوط به ترکیبات آلی فرار و ذرات معلق و استانداردهای مربوطه صادر شده است.»

اکثر تحقیقات فعلی FDA بر روی سه ماده مصرفی متداول ABS، PLA و نایلون متمرکز است که ABS به طور کلی به عنوان یک ماده با انتشار بالا طبقه بندی می شود. هنگامی که از ABS استفاده می شود، مقدار زیادی PM و VOC در ابتدا تولید می شود و سپس انتشار گازهای گلخانه ای در طول فرآیند چاپ پایدار خواهد بود. همانطور که در بالا ذکر شد، از آنجا که VOC های منتشر شده به سرعت با ذرات ترکیب شده و تبدیل به یکی می شوند، انتشار اصلی بعدی که به طور مداوم تولید می شود، اساسا ذرات معلق هستند. مواد PLA و نایلون در هنگام استفاده انتشار کمتری نسبت به ABS دارند. این مواد همچنین در اولین استفاده، مقادیر زیادی ذرات معلق تولید می کنند، اما به طور مداوم منتشر نمی شوند. بنابراین به طور کلی ما این مواد را مواد کم انتشار می نامیم.

در همان زمان، آنها همچنین متوجه شدند که انتشار PLA تحت تأثیر مارک مواد مصرفی قرار خواهد گرفت. کیفیت مواد مصرفی برندهای مختلف نابرابر است و میزان انتشار برخی از PLA حتی نزدیک به انتشار ABS است. رادنی وبر، محقق مؤسسه فناوری جورجیا، پس از انجام آزمایش‌هایی بر روی انتشار مواد مصرفی در سال 2017، این موضوع را کشف کرد و از کاربران خواست در خرید مواد مصرفی ارزان و بدون مجوز محتاط باشند. او گفت: "ما دریافتیم که چاپ با رشته های ارزان تر غلظت بیشتری از آئروسل ها را نسبت به فیلامنت های ساخته شده یا توصیه شده توسط مارک های اصلی یا معروف تولید می کند. اگرچه PLA از مواد زیست تخریب پذیر مانند نشاسته ذرت ساخته شده است، ما و انجمن آئروسل دریافته ایم که برخی از PLA ذرات و ترکیباتی را منتشر می کنند که حتی سمی تر از ABS هستند اما از آنجایی که PLA فقط در همان ابتدای چاپ این مواد مضر را تولید می کند، به مرور زمان مواد مصرفی ABS منتشر می کنند. سمیت مواد به تدریج از سمیت انتشار مواد مصرفی PLA بیشتر می شود. .

بهینه سازی تنظیم: نازل ظریف تر، دمای نازل پایین تر، و بهترین اثر را انتخاب کنید

دوم، پارامترهای سخت افزاری از سازنده ای به سازنده دیگر متفاوت است و این پارامترها می توانند بر انتشار تاثیر بگذارند. به خصوص هنگام استفاده از فیلامنت PLA و رشته نایلون، تأثیر مارک و پارامترهای چاپگر آشکارتر است. برخی از تنظیمات نیز تاثیر زیادی بر میزان انتشار PM و VOC دارند.

دانشگاه صنعتی برنو مطالعه ای را انجام داد که در آن محققان تأثیر تنظیمات چاپگر را بر روی مواد ABS، PLA، PET و TPU مقایسه کردند. نتایج نشان می‌دهد که وقتی تنظیمات چاپ بهینه را انتخاب می‌کنیم، می‌توانیم از چاپ موفق و در عین حال به حداقل رساندن انتشار اطمینان حاصل کنیم. در عین حال، هنگامی که دمای نازل پایین تر تنظیم شود، مواد انتشار کمتری تولید می کنند. بنابراین، از نقطه نظر سلامت تنفسی، محققان توصیه می کنند که کاربران چاپگر کمترین دمای نازل ممکن را تنظیم کنند، حتی کمتر از آنچه سازنده توصیه می کند. این مطالعه همچنین نشان داد که اندازه نازل تأثیر قابل توجهی بر میزان تخلیه و غلظت ذرات دارد. برای مواد ABS، PET و PLA، آنها دریافتند که استفاده از یک نازل .4 میلی متری {{0}} کمترین PM را تولید می کند. استثنا TPU است که اندازه نازل را با انتشار کمتر به 0.6 میلی متر افزایش می دهد.

این یافته ها همچنین نشان می دهد که جریان مواد یا سرعت چاپ به سختی بر انتشار تأثیر می گذارد. بنابراین، تنظیمات اکسترودر مهم‌ترین عامل مؤثر بر انتشار هستند. مطالعه دیگری با استفاده از تست‌های ABS و PLA نشان داد که یک پلت فرم چاپ گرم انتشار گازهای گلخانه‌ای را افزایش نمی‌دهد، اما در عوض به افزایش اندازه ذرات کمک می‌کند و کاهش تعداد ذرات را آسان‌تر می‌کند.

تقریباً همه محققان خاطرنشان می کنند که تهویه مناسب کلید بهبود کیفیت هوای داخل خانه است. کاربر باید چاپگر را در مکانی با تهویه مناسب قرار دهد و یک فن را روی درگاه اگزوز نصب کند تا بهترین اثر را به دست آورد. تمامی سیستم های تهویه باید مجهز به سیستم های تصفیه هوا مناسب برای استفاده باشند. فیلتر هوای با راندمان بالا (HEPA) توصیه می شود که تا 99.95 درصد ذرات را حذف می کند. برای کاهش انتشار VOC، فیلترهای کربن فعال بهترین راه حل هستند.

برای چاپگرهای باز، دستگاه‌های پشتیبانی دیگر را اضافه کنید

ایده خوبی است که چاپگر سه بعدی خود را با یک محفظه کوچک دارای تهویه با فیلتر هوا بپوشانید. مطالعات نشان داده اند که قرار دادن یک چاپگر سه بعدی رومیزی در محفظه ای با تهویه فیلتر شده می تواند نرخ انتشار ذرات را تا 97 درصد کاهش دهد. البته لازم به ذکر است که هنگام خرید باید بررسی کنید که پوسته خریداری شده دارای سیستم HEPA است یا خیر زیرا بسیاری از پوسته های چاپگر سه بعدی موجود در بازار فقط برای حفظ گرما استفاده می شوند و اثر انتشار ندارند.

دستگاه های تصفیه هوا از فن ها برای کشیدن هوا و حذف آلاینده های مختلف از طریق روش های مختلف فیلتراسیون و ضد عفونی استفاده می کنند. آنها می توانند در بهبود کیفیت هوا در محل کار چاپگر سه بعدی کمک زیادی کنند، اما بهتر است از یک تصفیه کننده هوا با فیلترهای HEPA و کربن فعال استفاده کنید. هنگام خرید فیلتر هوا بسیار مراقب باشید، زیرا فیلترهای طراحی شده برای گرد و غبار و پارتیشن ها ممکن است ذرات یا VOC های منتشر شده توسط چاپگرهای سه بعدی را به طور کامل حذف نکنند. به یاد داشته باشید که فیلتر دستگاه را به طور مرتب تعویض کنید.

محفظه چاپگر برای فیلتر HEPA

مانیتورهای کیفیت هوا را در داخل خانه نصب کنید

مانیتورهای کیفیت هوا می توانند به کاربران کمک کنند تا سطوح مواد شیمیایی بالقوه مضر را در محل کار در زمان واقعی نظارت کنند. با این حال، مطالعات به نتایج متفاوتی در مورد اینکه آیا محصولات مانیتور درجه مصرف کننده به اندازه کافی حساس هستند برای تشخیص ذرات ریز منتشر شده در طول فرآیند چاپ سه بعدی رسیده اند. یک مطالعه نشان داد که اکثریت قریب به اتفاق مواد ذرات جامد منتشر شده از مواد مصرفی بین 0 بود.05 تا 0}.2 میکرون اندازه. اکثر مانیتورهای کیفیت هوای خانه فقط می توانند ذرات معلق را با اندازه 1 تا 2.5 میکرون تشخیص دهند (تعریف شده به عنوان PM1-PM2.5). با این حال، برخی از مانیتورها وجود دارند که می توانند ذرات زیر 0.1 میکرون (تعریف شده به عنوان PM0.1) را تشخیص دهند.

برخی از مطالعات اشاره کرده اند که مانیتورهای کیفیت هوا، حتی در سایت های تحقیقاتی پیشرفته، لزوما قابل اعتماد نیستند. اما اگر مانیتورهای شما نشان می‌دهند که سطح PM در حال حاضر بالای 35 میکروگرم در متر مکعب است، زمان آن رسیده است که به دنبال راه‌هایی برای پاک‌سازی گازهای گلخانه‌ای محل کار خود باشید.

خلاصهبا پیشرفت علم و فناوری، کلاس‌های درس، دانشگاه‌ها و شرکت‌های بیشتری از پرینترهای سه بعدی استفاده می‌کنند زیرا می‌توانند نقش بزرگی در آموزش و تحقیقات علمی ایفا کنند. اگرچه داده های فعلی هنوز برای حمایت از ایجاد استانداردهای صنعتی ناکافی است، اما هنوز باید به خطرات احتمالی توجه ویژه ای داشته باشیم، از بروز مشکلات جلوگیری کنیم، خطرات شغلی احتمالی را کاهش دهیم و از کودکان در برابر حوادث مشابه ملامینه در گذشته محافظت کنیم.