중국은 매년 수백만 대의 소비자용 3D 프린터를 생산하여 전 세계에 판매하고 있으며 그 중 상대적으로 가정이나 사무실에서 사용자가 사용하고 있습니다.문제는 3D 프린팅의 안전성이 어떻습니까?
공기가 플라스틱 녹는 멋진 냄새로 가득 차있을 때 바로 3D 프린터가 열심히 일하고 있습니다. 하지만 작년에 3D 프린팅이 미디어에서 유독하다는 뉴스를 보았을 수도 있고 "3D 프린터에서 방출되는 이러한 가스가 인체에 얼마나 해로운가요? 침실에 3D 프린터를 놓고 방치하면 밤새 실행하면 인체에 해롭습니다 인체에 유해합니까 사무실에 3D 프린터를 배치하면 직원의 건강에 영향을 미칠까요?
이 가스는 무엇으로 구성되어 있습니까? 암을 유발할까요?
연구에 따르면 모든 3D 프린터(이 기사는 주로 FDM/FFF 3D 프린터를 분석하고 광중합 및 기타 기술은 나중 단계에서 후속 조치 예정)는 인쇄할 때 방출을 생성하며, 그 중 일부는 무해하지만 냄새가 있습니다. 물질의 가열에 의해 발생합니다. 이러한 배출이 안전한지 판단하려면 프린터에서 배출되는 입자상 물질(PM) 및 휘발성 유기 화합물(VOC) 수준에 특히 주의하십시오.
흡입성 미립자 물질(PM): 일반적으로 사람이 흡입하는 미립자 물질은 폐에 축적됩니다. 미세먼지 농도가 너무 높으면 천식과 같은 호흡기 질환을 유발할 수 있다. 이러한 입자는 3D 프린터 외에도 자동차 배기가스, 산불 등 일상 생활에서도 나타납니다. PM2.5는 우리가 일상 생활에서 자주 주의를 기울이는 오염 지수이기도 합니다.
휘발성 유기 화합물(VOC): 포름알데히드와 같은 VOC는 자동차를 수리하거나 구매할 때 종종 특히 문제가 됩니다. 작년에 관련 뉴스 보도에 따르면 3D 프린터에서 나오는 일부 VOC는 발암성이지만 이러한 배출물의 독성은 완전히 연구되지 않았고 조사가 계속 진행 중입니다.
자세한 조사가 아직 진행 중이지만 FDM 배출로 인한 인체 위험의 크기는 작동 환경과 노출 시간에 따라 다릅니다. 2021년 연구에 따르면 1시간 이내의 배기가스 노출은 건강에 영향을 미치지 않습니다. 그러나 프린터 주변에서 일주일에 40시간 이상 일하는 사람들은 호흡기 문제가 발생할 위험이 있습니다. 1시간에서 40시간 사이의 회색조 영역은 여전히 실험을 통해 추가 검증이 필요합니다.
어린이에 대한 데이터와 결론도 연구되고 있지만 학교, 특히 학교의 3D 프린팅 혁신 연구실에서 일어나는 일에 더 주의를 기울여야 합니다. 3D 프린터 방출에 대한 미국 환경 보호국(EPA)의 연구에 따르면 어린이는 3D 프린터 방출에 특히 취약할 수 있습니다. 연구에 따르면 9세에서 18세 사이의 어린이는 성인에 비해 3D 프린팅으로 방출되는 입자를 흡입한 후 입자로 덮인 폐 표면적이 더 넓습니다. EPA는 이것이 어린이의 더 큰 호기심과 프린트 헤드와의 긴밀한 접촉에 대한 선호와 관련이 있을 수 있으며 어린이의 호흡기는 아직 발달 단계에 있으며 감염에 취약하다고 믿습니다.
3D 프린터를 사용할 때 가능한 건강 위험을 줄이는 방법
저방출 소재(예: PLA)를 사용하고 정품 또는 브랜드 와이어를 선택합니다.
첫째, FDM 배출에 영향을 미치는 가장 큰 요인은 소모품입니다. 미국 환경 보호국(EPA) 및 기타 부서에서 수행한 여러 연구에 따르면 소모품 유형은 제조업체에서 사용하는 원자재와 중간 합성 공정에 따라 배출량에 결정적인 영향을 미칩니다. , 착색 및 기타 첨가제는 핫멜트의 영향을 다르게 받습니다. 미국 식품의약국(FDA)도 최근 "3D 프린팅 기술의 적용 범위가 확대됨에 따라 소모성 첨가제가 인체 건강에 미치는 영향에 대한 조사가 필요하다"며 "향후 FDA는 지속적으로 휘발성 유기 화합물 및 미립자 물질의 기타 첨가제 및 관련 특성을 조사하고 관련 표준이 발행되었습니다."
현재 FDA 연구의 대부분은 가장 일반적인 세 가지 소모품인 ABS, PLA 및 나일론에 초점을 맞추고 있으며 ABS는 일반적으로 고방사 재료로 분류됩니다. ABS를 사용하면 초기에 많은 양의 PM과 VOC가 발생하고 그 이후에는 인쇄 과정 전반에 걸쳐 안정적으로 배출됩니다. 앞서 언급한 바와 같이 배출된 VOC는 입자상 물질과 빠르게 결합하여 하나가 되기 때문에 연속적으로 발생하는 주요 후속 배출물은 기본적으로 입자상 물질입니다. PLA 및 나일론 소재는 사용 시 ABS보다 배출량이 적습니다. 이러한 물질은 또한 처음 사용할 때 많은 양의 입자상 물질을 생성하지만 지속적으로 방출하지는 않습니다. 그래서 일반적으로 우리는 이러한 물질을 저공해 물질이라고 부릅니다.
동시에 PLA의 배출이 소모품 브랜드에 영향을 받을 것이라는 점도 확인했습니다. 다른 브랜드의 소모품 품질이 고르지 않으며 일부 PLA의 방출은 심지어 ABS의 방출에 가깝습니다. 조지아 공과대학(Georgia Institute of Technology)의 연구원인 로드니 웨버(Rodney Weber)는 2017년에 소모품 배출에 대한 실험을 수행한 후 이를 발견했으며 사용자에게 저렴하고 허가되지 않은 소모품을 구매하는 데 주의할 것을 촉구했습니다. 그는 "저렴한 필라멘트로 인쇄하면 오리지널 또는 유명 브랜드에서 만들거나 권장하는 필라멘트를 사용하는 것보다 더 높은 농도의 에어로졸이 생성된다는 것을 발견했습니다. PLA는 옥수수 전분과 같은 생분해성 재료로 만들어졌지만 우리와 에어로졸 협회는 일부 PLA는 ABS보다 훨씬 더 독성이 강한 입자와 화합물을 방출하지만 PLA는 인쇄 초기에만 이러한 유해 물질을 생성하기 때문에 시간이 지남에 따라 ABS 소모품은 물질의 독성을 방출하여 PLA 소모품 방출의 독성을 점차 초과하게 됩니다 .
최적화 설정: 더 미세한 노즐, 더 낮은 노즐 온도, 최상의 효과 선택
둘째, 하드웨어 매개변수는 제조업체마다 다르며 이러한 매개변수는 배출에 영향을 미칠 수 있습니다. 특히 PLA 필라멘트와 나일론 필라멘트를 사용할 때 프린터 브랜드 및 매개 변수의 영향이 더 분명합니다. 일부 설정은 PM 및 VOC 배출율에도 큰 영향을 미칩니다.
Brno University of Technology는 연구원들이 ABS, PLA, PET 및 TPU 재료에 대한 프린터 설정의 효과를 비교하는 연구를 수행했습니다. 결과는 최적의 인쇄 설정을 선택할 때 배출을 최소화하면서 성공적인 인쇄를 보장할 수 있음을 보여줍니다. 동시에 노즐 온도가 더 낮게 설정되면 재료가 더 적은 배출물을 생성합니다. 따라서 호흡기 건강의 관점에서 연구원들은 프린터 사용자가 제조업체가 권장하는 것보다 훨씬 낮은 최저 노즐 온도를 설정할 것을 권장합니다. 이 연구는 또한 노즐 크기가 토출 속도와 입자 농도 모두에 상당한 영향을 미친다는 것을 발견했습니다. ABS, PET 및 PLA 재료의 경우 {{0}}.4mm 노즐을 사용하면 PM이 가장 적게 생성되는 것으로 나타났습니다. 예외는 TPU로, 더 적은 배출로 노즐 크기를 0.6mm로 늘립니다.
이 발견은 또한 재료의 흐름이나 인쇄 속도가 배출물에 거의 영향을 미치지 않는다는 것을 보여줍니다. 따라서 압출기 설정은 배출에 영향을 미치는 가장 중요한 요소입니다. ABS 및 PLA 테스트를 사용한 또 다른 연구에서는 가열된 인쇄 플랫폼이 배출량을 증가시키지 않고 대신 입자 크기를 증가시켜 입자 수를 더 쉽게 줄이는 데 도움이 되는 것으로 나타났습니다.
거의 모든 연구자들은 적절한 환기가 실내 공기질을 개선하는 열쇠라고 지적합니다. 사용자는 통풍이 잘 되는 장소에 프린터를 놓고 배기구에 팬을 설치해야 최상의 효과를 얻을 수 있습니다. 모든 환기 시스템에는 사용에 적합한 공기 여과 시스템이 장착되어 있어야 합니다. 미립자를 최대 99.95% 제거하는 고효율 공기(HEPA) 필터가 권장됩니다. VOC 배출을 줄이기 위해서는 활성탄 필터가 최상의 솔루션입니다.
개방형 프린터의 경우 다른 지원 장치 추가
공기 필터가 있는 작은 통풍구로 3D 프린터를 덮는 것이 좋습니다. 연구에 따르면 여과된 환기 장치가 있는 인클로저에 데스크탑 3D 프린터를 배치하면 입자 방출 속도를 97%까지 줄일 수 있습니다. 다만, 시중에 판매되고 있는 3D 프린터 쉘은 대부분 열 유지용으로만 사용되며 배출 효과가 없기 때문에 구매 시 구매한 쉘에 HEPA 시스템이 있는지 확인해야 한다는 점에 유의해야 한다.
공기 청정기는 팬을 사용하여 다양한 여과 및 소독 방법을 통해 공기를 흡입하고 다양한 오염 물질을 제거합니다. 3D 프린터 작업 공간의 공기질을 개선하는 데 큰 도움이 될 수 있지만 HEPA 및 활성탄 필터가 있는 공기 청정기를 사용하는 것이 가장 좋습니다. 먼지 및 칸막이용으로 설계된 필터는 3D 프린터에서 방출되는 미립자 또는 VOC를 완전히 제거하지 못할 수 있으므로 공기 필터를 구입할 때 각별히 주의하십시오. 기계의 필터를 정기적으로 교체하는 것을 잊지 마십시오.
HEPA 필터용 프린터 인클로저
실내 공기질 모니터 설치
대기 질 모니터는 사용자가 작업 영역에서 잠재적으로 유해한 화학 물질의 수준을 실시간으로 모니터링하는 데 도움이 될 수 있습니다. 그러나 소비자 등급의 모니터 제품이 3D 프린팅 과정에서 방출되는 작은 입자를 감지할 만큼 충분히 민감한지에 대한 연구에서는 엇갈린 결론에 도달했습니다. 한 연구에 따르면 소모품에서 방출되는 대부분의 고체 미립자 물질은 크기가 0.05~{12}}.2미크론입니다. 대부분의 가정용 공기질 모니터는 크기가 1~2.5미크론(PM{9}}PM2.5로 정의됨) 사이의 입자상 물질만 감지할 수 있습니다. 그러나 0.1미크론(PM0.1로 정의됨) 미만의 입자를 감지할 수 있는 일부 모니터가 있습니다.
일부 연구에서는 고급 연구 현장에서도 대기 질 모니터가 반드시 신뢰할 수 있는 것은 아니라고 지적했습니다. 그러나 모니터에 PM 수준이 이미 입방 미터당 35마이크로그램 이상인 것으로 표시되면 작업 영역 배출을 정화할 방법을 찾아야 할 때입니다.
요약과학 기술의 발전으로 점점 더 많은 교실, 대학 및 기업에서 3D 프린터가 교육 및 과학 연구에서 큰 역할을 할 수 있기 때문에 3D 프린터를 사용하게 될 것입니다. 현재의 데이터는 여전히 산업 표준의 수립을 뒷받침하기에는 충분하지 않지만 잠재적인 위험에 특별한 주의를 기울이고 문제가 발생하기 전에 예방하고 가능한 직업 위험을 줄이고 과거 멜라민과 유사한 사고로부터 어린이를 보호해야 합니다.