上周美國（guó）不少新聞（wén）媒體都在報道這件事（shì）情（qíng），一（yī）對麻省理工學院畢業的夫妻在加州伯克利的家中和養著的兩隻貓一起被（bèi）激光（guāng）3D打印機釋（shì）放出來的一氧化碳“謀（móu）殺”。

聽到這一消息，靖哥的第一（yī）感覺就是心痛，又有兩位極客在人生的最好年華逝去了；但另一方（fāng）麵，作（zuò）為一名（míng）在3D打印行業從業（yè）10年、經常使（shǐ）用3D打印（yìn）機的人員，也在腦海中迅速搜（sōu）索著什麽樣的一個3D打印機會釋放如此大量的一氧化碳，乃至會導致兩位青年才俊離開我（wǒ）們。然而答案卻是：沒有這個所謂的激光3D打印機。

至今警察也沒有公布罪魁禍首，而媒體卻是借用3D打印又增加了點擊量（難怪美國人已然如此不信任媒體了（le））；而（ér）美國的吃瓜群眾分析最可疑的嫌犯，應該（gāi）是與3D打印一毛（máo）錢關係沒有的，卻被冠以“3D打印”之名的（de）激光切割機。3D打印機（jī）表示很躺槍...

話（huà）雖如此，很多人對3D打印的安全問題卻也（yě）是產（chǎn）生質疑。靖哥覺得有必要來澄清一下，也為大家（jiā）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擺（bǎi）放的幾千到幾萬人民幣的設備，這類產品目前有兩類，一（yī）類是FDM（熔融擠壓成形）的產品，另一類是SLA的產品（光固化成（chéng）形）。（工業設備的用戶直接往下翻）

 

桌麵（miàn）級別設備的安（ān）全分析

電氣安全

電，一直是讓我們既愛又（yòu）恨。沒有電，就沒（méi）有現（xiàn）代文（wén）明（míng）的輝煌；接觸電，也給社（shè）會（huì）和家庭帶來（lái）了很多（duō）悲痛和隱患。

絕（jué）大多數成（chéng）人都了解電的危險，對其敬而遠之；那些沒有對電敬（jìng）而遠之的，要（yào）麽已經（jīng）成仁，要麽沒能成人（rén）。而伴隨著更多的電（diàn）器進入家中，這個隱患也在加重。

在3D打印行業，由於顯而（ér）易見的原因，大量桌麵級別的設備湧入了教育市場，從高等教育到兒童教育各個層次。既然3D打印進入初級教育行業已經成為現（xiàn）實，那麽這個時候，我們需要（yào）考慮如（rú）何提高用電安全標準。

就像藥品有兒（ér）童用藥一樣，3D打印機等電器也要（yào）考慮到低齡用戶的（de）安全。畢竟學（xué）生是好奇的，教育也是鼓勵探索的（de），前提條件是設備生產商提供足夠安全的（de）用電（diàn）環境。

當前，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（fēng）險的。一般環境條件下允許持（chí）續接觸的“安（ān）全（quán）特（tè）低（dī）電壓”是36V【1】，如果在3D打印機（jī）中使用36V以下電源，那麽安（ān）全性能就更有（yǒu）保障。

靖哥看到淘寶有款正在眾籌的3D打印機就采（cǎi）用了12V直（zhí）流電壓來取（qǔ）代220V交流（liú）電，這（zhè）個針對教育市場的改進是非（fēi）常值得肯定的。

 

 

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

 

材料安全

3D打印原材料的（de）形式（shì）是固態或者液態，並不是什麽易燃（rán）易爆物品（pǐn），那有什麽（me）需要注意的呢？

我們（men）先來看看（kàn）哪些原材（cái）料本身對我們身體會構成一定（dìng）的傷害。這類材料主（zhǔ）要是液（yè）態的（de）光敏樹脂。

 

光敏樹脂

使用過光敏樹脂的童鞋們一定知道，設備一定要在通風良好（hǎo）的環境（jìng）下操作，並（bìng）且在接觸液（yè）態樹脂的時（shí）候需要帶上手套。因為很多種類的液態樹脂中（zhōng）存在的光引發劑和單（dān）體對皮膚、呼吸係統是有一定的毒害作用，特別是長期接觸的人員，因而需要手套的保護【2】；而且揮發的氣味也會（huì）比較刺鼻，良好的通風可以迅速的降低其（qí）影響。不過當（dāng）樹脂光固化後（hòu），其毒性就大（dà）幅度的降低，可以安全的使用（yòng）。當然，除了經過FDA/CFDA批準的材料，這些產品都使用在食用/醫用以外的場合。好消（xiāo）息是更多的低毒性（xìng）的光敏樹脂材料正在被開發出來，而且被應用在生物組織的打印領域【3】。

 

 FDM絲材

對於（yú）FDM的原材料，固態的ABS或者PLA的絲材，隻有不去啃，還是（shì）很（hěn）安全的。然而，在成形的過程中，加熱的材料會釋放出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（cháng）用的兩種材料，ABS（丙（bǐng）烯腈（jīng）-丁二烯-苯乙烯共聚物）和PLA（聚乳酸），部分研究人員做了獨立的報告。研究（jiū）結果表明（míng），PLA釋放出的顆粒物大（dà）約隻有ABS材料的（de）十分之一【4】；而另一方麵，PLA本（běn）身也是從玉米（mǐ）、木薯等可再（zài）生（shēng）的資源中（zhōng）提取，其安全性能更是食品級別的。而最新（xīn）研發的耐高溫的PLA材料也可以（yǐ）直接用來做餐具的。

 

 

從健康和（hé）環保的角度出發，除非應用場（chǎng）景確實需要使（shǐ）用ABS等其他材料，否（fǒu）則靖哥建議更多的使（shǐ）用PLA作為原材料；在教育（yù）領域更應該多使（shǐ）用、甚至完全使用PLA，在培養動（dòng）手操作3D打印設備的（de）同時，也保護受教育者的健康。（而且PLA熱變形小，成形更（gèng）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（yòng）更多的材料（liào）為賣點，感覺很大程度上是重心錯置。商家常常忽略了客（kè）戶樸素的需求，而以開發者（zhě）心態為其提供繁冗的選擇。

對於教育（yù）而言，使用PLA已經足（zú）夠了。簡單即好。而淘寶（bǎo）上正在眾籌的某款打印機也合時宜的開發了僅支持PLA的教育設備，這點靖哥很讚同。（不過話說，這個眾籌（chóu）價（jià）格也實在是太低了。大家能（néng）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，為了讓表麵質量更加的光滑，或者（zhě）去除（chú）未完全固化的樹（shù）脂，會使用丙酮、酒精這類化學物質（zhì）來處理；或者是為了讓樣品有特定的顏色，會采用噴漆的工藝。這個（gè）時候就千萬（wàn）要注意（yì）要通風、防火了（le），因為這（zhè）些化（huà）學物品對呼吸道多少會有些刺激，吸入也會傷害肝髒，而且都是屬於易燃易爆物品的行（háng）列的。

 

 

 

其它

其它潛在的（de）危險（xiǎn）可能包括被加熱的噴頭、底板燙傷，被運動的電機夾傷等（děng）。燙傷、夾傷這些情況一般（bān）隻（zhī）有技術發燒友在改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料和使用（yòng）小扭矩的電機來避免這些問題的出現。

 

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

參（cān）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.

 

工業級別設備的安全分析

 

如（rú）果說桌麵級別的設備在選擇了錯誤的材料，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作失誤可能就（jiù）是大問題了。

先給大家講一個暖場故事：

（靖哥在讀博士期間，有一位膽大的某國博士（shì）生，經常在通風不足的（de）實驗狀態下用氫氣在陶瓷（cí）管式爐中做保（bǎo）護氣氛，並在出口燃燒處理廢（fèi）氣。話說某年某月某日，靖哥在實驗室中看到他（tā）用卡鉗擰開了氣閥，高壓氣（qì）體“斯斯”向外噴（pēn）射。靖哥喊（hǎn）上中（zhōng）國人拔（bá）腿飛奔出了實驗室、出了實驗樓，逃命的速度堪比劉翔。事後雖然知道他把氫氣換成（chéng）了氮氣，但從（cóng）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有聽到哪種工藝會使（shǐ）用或（huò）者釋放出足（zú）量的易（yì）燃易爆氣體，用到的氣體基本也是惰（duò）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打印設備用電電壓一般都是380V/480V等多項交流（liú）電，在電源處用（yòng）電安全級別就更高。而在（zài）設備處，比如電子束設備中，成形（xíng）工藝所用的電壓更是高達60kV。

不過（guò）正因為（wéi）這些工業（yè）級別的設備用電風險高，所以其安全（quán）標準非常的高。

隻要操作人（rén）員嚴格按照設備的操作說（shuō）明來做，基本是不會出問題（tí）的。到目前為止，尚未（wèi）聽（tīng）到有此類事故的報（bào）道。

 

材料安（ān）全

爆炸風險

經驗告訴我們，生活中用到的金屬在空氣中是比較穩定的，比如說銅、鈦、鐵、鋁等，畢竟（jìng）生活中到處都是這些（xiē）材料做的產品。然而，很多人不知道的是，當這些材料變為粉末（mò）的（de）時候，它們的化學活性就（jiù）會大幅度的（de）增加。這些粉末的表麵積隨著顆粒變小會迅速的增（zēng）加，與空氣（qì）（氧（yǎng）氣）有更（gèng）多的接（jiē）觸；從而就變（biàn）得更不穩（wěn）定（dìng），甚至在空氣中就有爆炸（zhà）的風險。混合均勻（yún）了，麵粉都會（huì）炸的（de）。

 

 

 

 

工業級別的設備使用的金屬粉末（mò）一般會在45微米以下（xià），部分高精度的設備（bèi）甚至會使用亞微米級別的（幾百納米）。對於活潑的（de）粉末（mò）材料，其運輸、處理等都有防靜電的要求（qiú），所以工業級別設備（bèi）生廠商都會推薦使用（yòng）特種安全級別的防靜電吸塵器等專（zhuān）用設備（bèi）。

不過，一般情況下，除非（fēi）粉（fěn）末在空中懸浮，並且比較均勻（yún）的混（hún）合，否則燃燒（shāo）和爆炸的概率還是很小（xiǎo）的，在真空或者是惰（duò）性氣體的保護下更是非常的安（ān）全。對於銅粉、不鏽鋼這種相對穩定的材料，就更不具（jù）有爆炸的風險（xiǎn）了。

至少，目前（qián）並（bìng）沒有聽說過3D打印中粉末爆炸（zhà）引發的安全事故。不過隨著更多（duō）的粉末種類投入使用，大家在打開包裝之前一定要認（rèn）真的看一下材料安全手（shǒu）冊。

畢竟，星星之火，足以（yǐ）爆燃。

 

靖哥的兩位同事曾經商量想著在空氣中做鎂合金粉末3D打（dǎ）印成形（xíng）的實驗，被靖哥勸阻；先不說實驗能否成功，搞不好在空氣中打開（kāi）包（bāo）裝時的一（yī）個火花，我（wǒ）們就陪伴他們成仁了。 

無知者無畏，別（bié）拉別（bié）人墊背。

 

吸入危害（hài）

微（wēi）小的金（jīn）屬粉末可能會短時間懸浮在空氣中，對操作人員帶來傷害。長期呼入金屬粉末可能（néng）會導致塵肺病等肺部疾（jí）病（bìng）【5】，因而需要在操作中帶上具（jù）有足夠（gòu）防護能力的口（kǒu）罩。另外，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時候帶上手套。

總之，盡量避免讓粉塵接觸、進入（rù）體內（nèi）。

 

成形過程

被束縛的X射線

也有人（rén）擔心，部分金屬3D打印機（jī）在（zài）工作的過程中會產生X射線，但是（shì）這部分X射線已（yǐ）經被厚厚的鋼板和加強的（de）鉛玻璃全部給束縛在了成形腔內，而且束流一停，X射線也就沒了。還想著（zhe）買台（tái）設備順便送個X光儀器，您想多（duō）了！一點X射線都不給您放出來。

 

 

 

 

因而（ér）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害的。但話說nozuo no die，作死者除外。

 

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應用技術解決方案。

 

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