Rodney Weber, professor i Georgia Tech's School of Earth &Atmospheric Sciences, står i sitt labb tillsammans med flera konsumentklassiga 3D-skrivare. Upphovsman:Allison Carter
Konsumentklassiga 3D-skrivare har ökat i popularitet de senaste åren, men partiklarna som släpps ut från sådana anordningar kan påverka luftkvaliteten inomhus negativt och kan skada andningens hälsa, enligt en studie från forskare vid Georgia Institute of Technology och UL Chemical Safety.
För studien, som publicerades 12 september i tidningen Miljövetenskap och teknik och sponsras av Underwriters Laboratories, Inc. (UL)., forskarna samlade partiklar från 3D-skrivare och genomförde flera tester för att mäta deras inverkan på andningscellkulturer.
"Alla dessa tester, som gjordes vid höga doser, visade att det finns ett toxiskt svar på partiklarna från olika typer av filament som används av dessa 3D-skrivare, "sa Rodney Weber, professor i Georgia Tech's School of Earth &Atmospheric Sciences, som ledde forskningen.
Studien var en del av ett flerårigt forskningsprojekt som syftar till att karakterisera partikelutsläpp från skrivarna i en kontrollerad miljö och identifiera åtgärder som kan vidtas av både 3D-skrivartillverkare och användare för att minska risken för skada. Medan tidigare studier hade fokuserat på att kvantifiera partiklarna som släpps ut, denna gång tittade forskarna närmare på partiklarnas kemiska sammansättning och deras potential för toxicitet.
3D-skrivare fungerar vanligtvis genom att smälta plastfilament och sedan avsätta smältskiktet på lager för att bilda ett föremål. Uppvärmning av plasten för att smälta den frigör flyktiga föreningar, varav några från ultrafina partiklar som släpps ut i luften nära skrivaren och föremålet.
I tidigare forskning, teamet fann att i allmänhet desto varmare temperatur som krävs för att smälta glödtråden, desto mer utsläpp producerades. Som ett resultat, akrylnitrilbutadienstyren (ABS) plasttrådar, som kräver en högre temperatur för att smälta, producerade fler utsläpp än filament av polymjölksyra (PLA), som smälter vid en lägre temperatur.
För att testa effekterna av utsläpp på levande celler, forskarna samarbetade med Weizmann Institute of Science i Israel, som exponerade humana andningsceller och celler från råttimmunsystem för koncentrationer av partiklarna från skrivarna. De fann att både ABS- och PLA -partiklar påverkade cellviabiliteten negativt, med det senare föranledde ett mer giftigt svar. Men dessa tester återspeglade inte faktiska exponeringar
Forskarna utförde också en kemisk analys av partiklar för att få ytterligare insikt i deras toxicitet och möjliggöra jämförelser med toxicitet av partiklar som finns i utomhusmiljöer. Analysen - kallad oxidativ potential - simulerar det toxiska svar som en aerosol skulle ha på cellulära organismer.
"Toxicitetstesterna visade att PLA-partiklar var mer giftiga än ABS-partiklarna vid en jämförelse per partikel, men eftersom skrivarna släppte ut så mycket mer av ABS -det är ABS -utsläppen som slutar vara mer av oro, "Sa Weber." Sammantaget dessa test indikerar att exponering för dessa filamentpartiklar över tiden kan vara lika giftig som luften i en stadsmiljö som är förorenad med fordon eller andra utsläpp. "
Ett annat resultat av studien var att ABS-partiklarna som släpptes ut från 3D-skrivarna hade kemiska egenskaper som var annorlunda än ABS-filamentet.
"När glödtrådsföretagen tillverkar en viss typ av glödtråd, de kan lägga till små massprocenter av andra föreningar för att uppnå vissa egenskaper, men de avslöjar oftast inte vad dessa tillsatser är, "Weber sa." Eftersom dessa tillsatser verkar påverka mängden utsläpp för ABS, och det kan vara stor variation i typen och mängden tillsatser som läggs till ABS, en konsument kan köpa en viss ABS -filament, och det kan producera mycket mer utsläpp än ett från en annan leverantör. "
Studien undersökte också vilka typer av inomhusmiljöer som utsläpp från en 3D-skrivare skulle ha störst effekt på. De uppskattade att i en kommersiell byggnad, till exempel en skola eller ett kontor, bättre ventilation skulle begränsa mängden exponering för utsläppen. Dock, i en typisk bostadsmiljö med mindre effektiv ventilation, exponeringen kan vara mycket högre, rapporterade de.
"Dessa undersökningar av hur partikel- och kemiska utsläpp från 3D-skrivare kan leda till oavsiktliga farliga exponeringsrisker, och vi är glada att dela denna forskning så att åtgärder kan vidtas för att minska hälsorisker, "sa Marilyn Black, senior teknisk rådgivare för UL.
Sålänge, vissa åtgärder kan vidtas av operatörer av 3D-skrivare för att minska deras påverkan på luftkvaliteten.
