美国环境保护署探索3D打印过程挥发性有机化合物的排放

美国环境保护署探索3D打印过程挥发性有机化合物的排放

在过去的几年中，挥发性有机化合物（VOC）的排放是FFF工艺的副产品，已经成为多项研究的主题。2017年，由波兰SajTom Light Future Ltd.资助的一项研究得出的结论是，在充分通风的情况下，ABS，PLA，PET和尼龙等材料的熔融不会对其用户造成伤害。
      UL在两年调查报告的发现还发现，在采取适当的预防措施时，3D打印过程产生的颗粒物和VOC排放通常较低。现在，美国环境保护署（EPA）的科学家正在研究ABS碳纤维增强碳纳米管排放的VOC。同样，在这种情况下，将适用围绕充分通风的相同规则，但通过与消费品安全委员会（CPSC）和国家纳米技术计划（NNI）的合作，EPA团队正在寻求对此进行更详细的研究。

 ABS + CNT细丝3D打印以研究VOC排放。图片来自美国EPA。
 3D打印纳米材料
      EPA的研究人员正在探索纳米材料的独特化学和物理特征，包括尺寸，形状，化学成分和稳定性，以帮助开发预测模型，以确定可能带来更高风险的可能性。如EPA所述，此类纳米材料存在于1,300多种商业产品中，例如医疗设备，纺织品，燃料添加剂和化妆品。
     为了了解纳米材料对人类和环境健康的影响，将商用ABS灯丝与Lulzbot TAZ 3D打印机配合使用，以确定VOC排放如何变化。在这种情况下，可以通过在各种条件下模拟3D打印过程中塑料的不同加热，熔化和形成的碳纳米管细丝（CNT）来量化和表征VOC排放。
      Al-Abed博士的团队仔细考虑了温度，加热材料的时间以及喷嘴处的氧气浓度。这些因素在定制的反应器和质谱仪（也称为热诊断研究系统（STDS））中复制，以识别与燃烧有关的排放。

热诊断研究系统（STDS）的示意图
 捕获挥发性有机化合物(VOC)排放
      比较了注入CNT的灯丝和“普通” ABS灯丝的VOC排放量。研究小组发现，含有CNT的材料会释放出两种新的VOC气体，这可能会对3D打印几公斤材料的用户造成吸入危害。
     此外，研究人员得出结论，升高打印温度对增加VOC排放量影响最大，其次是加热材料的时间延长。CNT还展示了将某些VOC气体“捕获”在3D打印塑料颗粒中的能力。

     研究指出，研究人员的仪器无法直接测量这些微粒，因此，需要进一步的研究，以了解它们对人体健康的潜在影响。