上周美國不少新聞媒體都在報道這（zhè）件（jiàn）事情，一對麻省理工學院（yuàn）畢業的（de）夫妻（qī）在加州伯克利的家中和養著的兩隻貓一起被激光3D打印機釋放出來的一氧化碳“謀殺”。

聽到這一消息，靖哥的第一（yī）感（gǎn）覺（jiào）就是心痛，又有兩位極（jí）客在人生的最好（hǎo）年華逝去了；但另一方麵，作為（wéi）一（yī）名（míng）在3D打印行業從業10年、經常使用3D打印機的人員，也在腦海中迅速搜索著什麽樣的（de）一個3D打印機會釋放如此大量的一氧化碳，乃至會導（dǎo）致兩位（wèi）青年才俊離開我們。然（rán）而答案卻是（shì）：沒有這（zhè）個所謂的激光3D打印機。

至（zhì）今警察也沒有公布罪魁禍首，而媒體卻是借用3D打印又（yòu）增加了點擊量（難怪美國人已然如此不信任媒體了）；而美國的（de）吃瓜群眾分（fèn）析最可（kě）疑的嫌犯，應該是與3D打印一（yī）毛錢關係（xì）沒有的，卻被冠以“3D打印”之（zhī）名的激光切割機。3D打印機表示很躺槍...

話雖如（rú）此，很多人對3D打印的安全問題卻也（yě）是產生質疑。靖哥覺得有必要（yào）來（lái）澄清一下，也（yě）為大家做一下科普。

 

我們先聊一下桌（zhuō）麵級別的打印機，畢竟廣大人民群眾更關心家裏（lǐ）擺放的幾千到（dào）幾萬人民幣的設備，這類產品目前有兩類，一類是FDM（熔融擠壓成形）的產品（pǐn），另一類是SLA的產（chǎn）品（光固化（huà）成形）。（工業設備的用戶直接往下翻）

 

桌麵級別設備的安全分析

電氣安（ān）全（quán）

電，一直是讓我（wǒ）們既愛又恨。沒有電，就沒有現（xiàn）代文明的輝煌；接觸電，也給（gěi）社會和家庭帶（dài）來了很多悲痛和隱患。

絕（jué）大多數成人都（dōu）了解電的危險，對其敬而遠（yuǎn）之；那些沒有對電敬而（ér）遠之的，要麽已經成仁，要麽沒能成人。而伴隨著更多的電器進入家中（zhōng），這（zhè）個隱患也在加重。

在3D打印行業，由於顯（xiǎn）而易見（jiàn）的原因，大（dà）量桌麵級別的設備湧（yǒng）入了教育市場，從高等教育到兒童教育各個層次。既（jì）然3D打（dǎ）印進入（rù）初級教育（yù）行業已經成為現實，那麽這個時候，我們需要（yào）考慮如何提高用電安（ān）全標準。

就像藥（yào）品有兒童用藥一樣，3D打印機等電器也要考（kǎo）慮到低齡用（yòng）戶的安全。畢竟學生是（shì）好（hǎo）奇的，教育也是鼓勵（lì）探索的，前提條件是設備生（shēng）產商提供足夠安全的用電環（huán）境。

當（dāng）前，不管是美國標準的120V或者是中國標準的220V，這個電壓對於沒有足夠用電常識的（de）人來講，還是有很大安全風險的。一般環境條件下允許持續（xù）接觸的“安全特（tè）低電壓（yā）”是36V【1】，如（rú）果（guǒ）在3D打印機中使用36V以下電源，那麽（me）安全性能就更有保（bǎo）障。

靖哥看到淘寶（bǎo）有款（kuǎn）正在眾籌的3D打印（yìn）機（jī）就采用（yòng）了12V直流電壓來取代220V交流電，這個針對教育市場的改進是非常值得肯定的。

 

 

簡而言之，針對3D打印的教育行業，充分考慮到低齡用（yòng）戶對電的危害具有不完全的認知，采用低壓直流電更能夠保障用戶（hù）的安（ān）全。

 

材料（liào）安全

3D打印原材（cái）料的形式是固態或者液態，並不是什麽易燃（rán）易爆物品，那（nà）有什麽需要注意的呢？

我們先來看看哪些（xiē）原材料本身對我們身體會構（gòu）成一定的傷害。這類材（cái）料主（zhǔ）要是液態的光敏樹脂。

 

光敏樹脂

使用過光敏樹脂的童鞋們一定知道，設備一定要在（zài）通風良好的環境下操作，並且在接觸液（yè）態樹脂的時候需（xū）要帶上手套。因為很多種（zhǒng）類的液態樹脂中存在的光引發劑和單體對皮膚、呼吸係統是（shì）有一定的毒害作用，特別是長期接觸的人員（yuán），因（yīn）而需要手套的保護【2】；而且揮發的氣味也會比較刺鼻，良好的通風可以迅速（sù）的降低（dī）其影響。不過當樹脂光固化後，其毒性就大幅（fú）度的降（jiàng）低，可（kě）以安全的使用。當然，除（chú）了經過（guò）FDA/CFDA批（pī）準的材料，這些（xiē）產品都使用在食用/醫用（yòng）以外的場合。好消息是更多的低毒性的光敏樹脂材料正在被開發（fā）出來，而且被應（yīng）用在生（shēng）物組織的打印領域【3】。

 

 FDM絲材

對於FDM的原材料，固態（tài）的ABS或者PLA的絲材，隻（zhī）有不去啃，還是很安全的。然（rán）而，在成形的過程中，加熱的（de）材料會釋放出（chū）對人體有害的一些顆粒，這（zhè）也引起了學術界的關注。針對FDM技術常用的兩種材料，ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）和PLA（聚乳酸），部分（fèn）研究（jiū）人員做了獨（dú）立的報（bào）告。研究結果表明，PLA釋放出的顆粒物大約隻有ABS材料的十分之一【4】；而另一（yī）方（fāng）麵，PLA本身也是從玉米、木薯（shǔ）等可再生的資源中提取，其安全性能更是（shì）食（shí）品（pǐn）級別的。而最新研發的耐高溫的PLA材料也可以直接用來做餐具的。

 

 

從健康和環保的角度出發，除非應用場景確（què）實需要使用（yòng）ABS等其他（tā）材料，否則靖哥建議（yì）更多的使用PLA作為原材料；在（zài）教（jiāo）育領域更應該多使用、甚至完全使用PLA，在培養動手操作3D打印設備的同時，也保護受教育者的健康。（而且PLA熱變形（xíng）小，成形更容易取得成功）。

目前很多進入教育領域的設備生產商以能夠使用更多的材料為賣點，感覺很大程度上是（shì）重心（xīn）錯置。商家常常忽略（luè）了客戶樸素的需求，而以（yǐ）開發者心態（tài）為其提供繁冗的選擇。

對於教育而言，使用（yòng）PLA已經足夠了。簡單即好。而淘寶上正在眾籌的某款打印機也合時宜（yí）的開發（fā）了僅支持PLA的教育設（shè）備，這點靖（jìng）哥很讚同（tóng）。（不過話說，這個眾籌價格（gé）也實（shí）在是太低了。大家能夠賺錢好好活下（xià）去就好...）

 

後處理過程

當然，很多人在3D打印完成之後，為了（le）讓表麵質量更加的光滑，或者（zhě）去除未完全固化的樹脂，會使用丙酮、酒精這（zhè）類化學物質來處理；或者是為了讓樣品有特定的（de）顏色（sè），會采用噴漆的（de）工藝。這個時候就千萬要注意要通風（fēng）、防火了，因為這些化學物品（pǐn）對呼吸道多少會有些刺激，吸入也會傷害肝髒，而（ér）且都是屬於易燃易爆（bào）物品的行（háng）列的。

 

 

 

其（qí）它

其它潛在（zài）的危險可（kě）能包括被加熱的噴頭、底板燙傷，被運動的電機夾傷等。燙傷、夾傷這些情況一般（bān）隻有技（jì）術（shù）發燒友在改（gǎi）造或者維修的時候才會出現；對於低齡用戶，可以通過選擇低溫材（cái）料和使（shǐ）用小扭矩的電機來避免這些問題（tí）的出現。

 

看到這裏，其實也就明白了。3D打印（yìn）機並不會產生什麽一氧化碳，謀殺（shā）主人，完全是給別的設備/人背黑鍋了。

參考文獻

【1】http://baike.baidu.com/view/129175.htm

【2】Huang, Samuel H., et al. "Additive manufacturing and its societal impact: a literature review." The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 67.5-8 (2013): 1191-1203.

【3】Heller, Christian, et al. "Vinyl esters: low cytotoxicity monomers for the fabrication of biocompatible 3D scaffolds by lithography based additive manufacturing." Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry 47.24 (2009): 6941-6954.

【4】Stephens, Brent, et al. "Ultrafine particle emissions from desktop 3D printers." Atmospheric Environment 79 (2013): 334-339.

 

工業級別設備的（de）安全分析

 

如果說桌麵級別的設備在選擇了錯誤的材（cái）料，進行了錯誤的操作，大會隻會導致慢性傷害的話；那麽工業級別的設備操（cāo）作失誤可能就是大問題了。

先給大家講一個暖場故事：

（靖哥在讀博士期間，有一位（wèi）膽大的某國博士生，經常在通風不足的實驗狀態下用氫氣（qì）在（zài）陶瓷管式爐中做保護氣氛，並在出口燃（rán）燒處（chù）理廢氣。話說某年某月某日，靖（jìng）哥在實驗室中看到他用卡鉗擰開了氣閥，高壓氣體“斯（sī）斯”向外噴射。靖哥（gē）喊上中國人拔腿飛奔出了實驗（yàn）室、出了實驗樓，逃命（mìng）的速度堪（kān）比劉翔。事後雖然知道他把氫氣換成了氮氣，但從此以後，做實驗時有他沒我。感謝室友沒殺成之恩 0_0）

3D打印生產中目前並沒（méi）有（yǒu）聽到哪種工藝會使用或者（zhě）釋放出足量的易燃易爆（bào）氣（qì）體（tǐ），用到的氣體基本也是惰性保護氣體，而真正危險的都是粉末材料。

 

電氣安全

工業級別的3D打印（yìn）設備用電電壓（yā）一般都（dōu）是380V/480V等多項交流電，在電（diàn）源處用電安全（quán）級別就更（gèng）高。而在設備處，比如電子束設備（bèi）中，成形工藝所用的電壓（yā）更（gèng）是高達60kV。

不過正因為這些工業級別的設（shè）備用電風險高，所以（yǐ）其安全標準非常（cháng）的高。

隻要操作人員嚴格按照設（shè）備的操作說明來（lái）做，基（jī）本是（shì）不會出問題的。到目前為止，尚（shàng）未聽到有此類事故的報道。

 

材料安全

爆炸風險

經驗告訴我們，生活（huó）中用到的金屬在空氣中（zhōng）是比較穩定的，比如說銅、鈦、鐵、鋁等，畢竟生活中到處都是這些材（cái）料做的產品。然而，很多人（rén）不知道的是，當這些材料變（biàn）為粉末的時候，它們的化學活性就會大幅度的增加。這些粉末的表麵積隨著顆粒變小會迅速的增加，與空氣（氧（yǎng）氣）有（yǒu）更多的接觸；從而就變得（dé）更不穩定，甚至在空氣中就有（yǒu）爆炸的風險。混（hún）合均勻了，麵粉都會（huì）炸的（de）。

 

 

 

 

工業級別的設備使用的金屬粉末一般會（huì）在45微米（mǐ）以下，部（bù）分高精度的設備甚至會使用亞微米級別（bié）的（幾百（bǎi）納米）。對於活潑（pō）的粉末材（cái）料，其運輸、處理等（děng）都有防靜電的要求（qiú），所以工業級別設備生廠商（shāng）都會推薦使用特種（zhǒng）安全級別的防（fáng）靜電吸塵器等專用設備。

不過，一般情況下（xià），除非粉末在空中懸浮（fú），並且（qiě）比較（jiào）均勻的混合，否則燃燒（shāo）和爆炸的概率還是很小的，在真空（kōng）或者是惰性氣體的保護下更是非常的安全。對於銅（tóng）粉、不鏽鋼這種相對穩定的材（cái）料，就更不具有爆炸的風（fēng）險了。

至少，目前並沒有聽說（shuō）過3D打印中粉末爆炸引發的安全事故。不過隨著更多的（de）粉末種（zhǒng）類投入使用，大家在打開包裝之（zhī）前一定要（yào）認真的看一下材料安全手冊。

畢（bì）竟，星星之火，足以爆燃。

 

靖哥的（de）兩位（wèi）同事曾經商量想著在空氣中做鎂合（hé）金粉末3D打印成形的實驗，被靖哥勸阻；先不說實驗能否（fǒu）成功，搞不好在空氣中打（dǎ）開包裝時的一（yī）個火（huǒ）花，我們就（jiù）陪伴他們成仁了。 

無知者無畏（wèi），別拉別人墊背（bèi）。

 

吸入危（wēi）害

微小的（de）金（jīn）屬粉末可能會短時間懸浮在空氣中，對操作（zuò）人員帶來傷（shāng）害。長期呼入金屬粉末可能會導致塵肺病等肺（fèi）部疾病【5】，因而需要在操作（zuò）中（zhōng）帶上具有足夠防護能力的口罩。另外（wài），有人在接觸金屬粉末的時候會有（yǒu）過敏反應，因而也需要在操作的（de）時候帶上手套。

總之（zhī），盡量避免讓粉（fěn）塵接觸、進入體內。

 

成形過程

被束縛的X射線

也（yě）有人擔心，部分金屬3D打印機在工作的（de）過程中會產生X射線，但是這部分X射線已經被（bèi）厚厚的鋼（gāng）板和加（jiā）強的鉛玻璃全部給束縛在了成形腔內，而且束流一停（tíng），X射（shè）線（xiàn）也就沒了。還想著買台設備順便送個X光儀器（qì），您想多了！一點X射線都不給您放出來。

 

 

 

 

因而工業級別的設備和原材料在安全的操作下，是並不會給我們構成傷（shāng）害的。但話說（shuō）nozuo no die，作死者除外。

 

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應用技術（shù）解決方案。

 

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