上周美（měi）國不（bú）少新聞媒體都（dōu）在報道這件事情，一對麻省理（lǐ）工學院畢業的夫（fū）妻在（zài）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（de）一氧（yǎng）化碳“謀（móu）殺”。

聽到這一消息，靖哥的第一感覺就是心痛，又有兩（liǎng）位（wèi）極客在人生的最好年華逝去了；但另一方麵，作為一名在3D打印（yìn）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（me）樣（yàng）的一個3D打印機會釋（shì）放如此大量的一（yī）氧化碳，乃至會導致兩位青年才俊（jun4）離開我們。然而答案卻（què）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（shǒu），而媒體卻（què）是借用3D打印又增加（jiā）了點擊量（難怪美國人已然如此不信任媒體了）；而美國的吃（chī）瓜群（qún）眾分析最可疑的嫌犯，應該是與3D打印一毛錢關係沒有的，卻（què）被冠以“3D打印（yìn）”之（zhī）名的激光切割機。3D打印機表示（shì）很躺槍...

話雖（suī）如此，很多人對3D打印的安全問題卻也是產（chǎn）生質疑。靖哥覺得有必要來澄清一下，也為大（dà）家做一下科普。

 

我們先聊一下桌麵級別的打（dǎ）印機，畢竟廣大人民群眾更關心家裏擺放（fàng）的幾千（qiān）到幾萬人民幣的設備，這類產品目前有兩類，一類是FDM（熔融擠壓成形）的產品，另一類是SLA的產品（光固化成形（xíng））。（工業（yè）設備的用戶直接（jiē）往下翻）

 

桌麵級別設備的安全分析

電氣安（ān）全

電，一直是讓我們既愛又恨。沒有電，就沒有現代（dài）文明（míng）的輝煌；接觸電，也給（gěi）社會（huì）和家庭帶（dài）來（lái）了很多（duō）悲痛和隱患。

絕大多（duō）數成人都了（le）解電（diàn）的危險（xiǎn），對其敬而（ér）遠之；那些沒有（yǒu）對電敬而遠之的，要（yào）麽（me）已經成仁（rén），要麽沒能成人（rén）。而伴（bàn）隨著更多的電器進入家中，這個隱（yǐn）患也在加重。

在3D打印行業，由於顯而易見的原因，大量桌麵級別的設備湧入了教育（yù）市（shì）場，從高（gāo）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（wéi）現實，那麽這個時候，我們需要（yào）考慮如何提高用電安全標準。

就像藥品（pǐn）有兒童用藥一樣，3D打（dǎ）印機等電（diàn）器也要（yào）考慮到低齡用戶的安全。畢竟學生是好奇的，教育也是鼓勵探索的，前提條件是設備生產商（shāng）提供足夠安全的用電環境。

當前，不管是（shì）美國標準的120V或者是中國標準的220V，這個電壓對（duì）於沒有足夠用電常識的人（rén）來講，還是有很大（dà）安全風險的。一般環境條件（jiàn）下允（yǔn）許持續（xù）接觸的“安全特低電壓”是36V【1】，如果在3D打印機中（zhōng）使用36V以下電源，那麽安全性能就更有保障。

靖哥看（kàn）到淘寶有款正在眾籌的3D打印機就采用了12V直流電壓來取代220V交（jiāo）流電，這個針對教育市場的改（gǎi）進是（shì）非常值得肯定的。

 

 

簡而言之，針（zhēn）對3D打印的教育行業，充分考慮到低齡用戶對電的危害具有（yǒu）不完全（quán）的認知，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（cái）料的形式是固態或者液態，並不是什麽易燃易爆物品，那（nà）有什麽（me）需要注意的呢？

我們先來看看哪（nǎ）些原材料本身對我們身體會構成一定的傷害（hài）。這類材料主要是液態的（de）光敏樹脂（zhī）。

 

光敏（mǐn）樹脂

使用過光敏樹（shù）脂（zhī）的童鞋們一（yī）定知道，設備一定要在（zài）通風良好的環境下操（cāo）作，並且在接觸液態樹脂的時候需要帶上（shàng）手套。因為很多種類的液態樹脂中存在的光引發劑和單體對皮膚、呼吸係統是有（yǒu）一定（dìng）的毒害作用，特別是長期接觸的人員，因而需要（yào）手套的保護【2】；而且揮發的氣味也會比較刺鼻，良好的通（tōng）風可以迅速的降低其影（yǐng）響。不過當（dāng）樹脂光固化（huà）後，其（qí）毒性就大幅度的（de）降低，可以安全的使用。當然，除了經過FDA/CFDA批準的材料，這些（xiē）產（chǎn）品都使用在食用（yòng）/醫用以外的場合。好消息是更多的低毒性的（de）光敏樹脂材料正在被開發出來，而且被應用在（zài）生物組織（zhī）的打印領域（yù）【3】。

 

 FDM絲材

對於FDM的原材料，固態（tài）的ABS或者（zhě）PLA的絲材，隻有不去（qù）啃，還是很安全（quán）的。然而，在成（chéng）形的過程中（zhōng），加熱的（de）材料會釋放出對人體有害的一些顆粒（lì），這也引（yǐn）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），部分研究人員做了獨立的報告（gào）。研究結果（guǒ）表明，PLA釋放出的顆粒（lì）物大約隻有ABS材（cái）料的十分之一【4】；而另一方麵（miàn），PLA本（běn）身也是（shì）從玉米（mǐ）、木薯等可（kě）再生的資源中提取，其（qí）安（ān）全性能更是食品（pǐn）級別的。而最新（xīn）研發的耐高溫的PLA材料也可以直接（jiē）用來做餐具的。

 

 

從（cóng）健康和環保的角度出發，除非應（yīng）用場景確實需要使用（yòng）ABS等其他材料，否則（zé）靖哥建議更多的使用PLA作為原材料；在教育領域（yù）更（gèng）應該多使用、甚至完全使用PLA，在培養動（dòng）手操作3D打印設備的同時，也保護受教育者的健康。（而且PLA熱變形小（xiǎo），成形更容易取得成功）。

目前很多進入教育領域（yù）的設備生產商以能夠（gòu）使用更多的材料為賣點，感覺很大程度上是重心錯（cuò）置（zhì）。商家（jiā）常常忽略了客戶樸（pǔ）素的需求，而（ér）以開發者心態為其提供繁冗（rǒng）的選擇。

對於教育而言（yán），使用PLA已經足夠（gòu）了。簡單即好。而淘寶上正在（zài）眾籌的（de）某款打印機也合時宜的開發了（le）僅支（zhī）持PLA的教育設備，這（zhè）點（diǎn）靖哥很讚同。（不過話說，這個眾籌價格也（yě）實在是太低了（le）。大家能夠賺錢好好活下去就好...）

 

後處理過（guò）程

當（dāng）然，很多人在3D打印完成之後，為了讓（ràng）表麵質量更加（jiā）的光滑，或者去除未完全固化（huà）的樹脂，會使（shǐ）用丙酮、酒精這類化學物質來處（chù）理；或者是為了讓樣品有特定（dìng）的顏色，會采用（yòng）噴漆的（de）工藝。這個時候就千萬要注意要（yào）通（tōng）風、防火了，因為這些化學物品對呼吸道（dào）多少會有些刺激，吸入也會傷（shāng）害肝髒，而且都是屬於易燃易爆物品的行（háng）列的（de）。

 

 

 

其它

其它（tā）潛在的危險可能包（bāo）括被加熱的噴頭（tóu）、底板燙傷，被運動（dòng）的電機夾傷等。燙傷、夾傷這（zhè）些（xiē）情況一般隻有技術發燒友在（zài）改造或者維修的（de）時候才會出現；對於低齡用戶，可以通過選擇低溫材料（liào）和使用（yòng）小扭矩的電機來避免這些問題的出（chū）現。

 

看到這裏，其（qí）實也就（jiù）明白了。3D打印機（jī）並（bìng）不會產生什（shí）麽（me）一氧化碳，謀殺主人，完全是（shì）給別（bié）的設備/人背黑（hēi）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.

 

工業級別設備的安全分析

 

如果說桌麵級別的設備在選擇了錯誤的（de）材料，進行了錯誤（wù）的操作，大會隻會導致慢性傷害的（de）話；那麽（me）工（gōng）業級別的設備操作失誤可能就是大問題了（le）。

先給大家講一個暖場故事：

（靖哥（gē）在讀博士期間，有一位膽大的某國博士生，經常在通風不足的實驗狀態下用氫氣在陶瓷管式爐中做（zuò）保護氣氛，並在（zài）出口燃（rán）燒處理廢氣。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（gāo）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室、出了實驗樓，逃命（mìng）的速度堪比（bǐ）劉翔。事後（hòu）雖然知道他把氫氣換成了（le）氮氣，但從此以後（hòu），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（tīng）到哪（nǎ）種工藝會使用或者釋（shì）放出足量的易燃易爆氣體，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打印設備用電電壓一般都是380V/480V等多項交流電，在電源（yuán）處用電安全（quán）級別（bié）就更高。而在設備處，比如電子束設備中，成形工藝所用的電壓更是高達60kV。

不過正因為這些工業級別的設備用（yòng）電風險高，所以其安全標準非常的高（gāo）。

隻要操作人員嚴格按照設備的操作說明來做，基本是不會出（chū）問題的。到目前為止，尚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，生活中（zhōng）用到的金屬在空氣中（zhōng）是（shì）比較穩定的，比如說銅、鈦、鐵、鋁等，畢竟生活（huó）中到處都是這（zhè）些材料做的（de）產品。然而，很多人不知道的是，當這些材料變為粉末的（de）時候，它們（men）的化（huà）學活性就會大幅度的增加。這些粉（fěn）末的表麵積隨著顆（kē）粒變小會迅速的增加，與空氣（氧氣）有更（gèng）多的接觸；從而就變得（dé）更不穩（wěn）定，甚至在空氣中就有爆炸（zhà）的風（fēng）險。混（hún）合均勻了（le），麵粉都會炸的。

 

 

 

 

工業級別的設備使用的金屬粉末一般會在45微（wēi）米以下，部分高精度的設（shè）備（bèi）甚至會使用亞微米級別的（幾百納米）。對於活潑的粉末材料，其運輸、處理等都有防靜電的要求，所以工業級別設備生廠商都會推薦使（shǐ）用特種安全級別的防靜電吸塵器等專用設備。

不過，一般情況下，除非粉末在空（kōng）中懸浮，並且比較（jiào）均（jun1）勻的混合，否則燃燒和爆炸的（de）概率還是很小的，在真空或者（zhě）是惰性氣體的（de）保護下更（gèng）是非常的安全。對於銅（tóng）粉（fěn）、不鏽鋼這種相對（duì）穩定的材料，就更不具（jù）有（yǒu）爆（bào）炸的風險了。

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

畢竟，星星之火，足以爆燃。

 

靖哥的兩位同事曾經商量想（xiǎng）著在空氣中做鎂合金粉末3D打（dǎ）印成（chéng）形的實驗，被靖哥勸阻；先（xiān）不說實驗能否成功，搞不好在空氣中（zhōng）打開包裝時的一（yī）個（gè）火花，我們就陪伴他們成仁了。 

無知者無畏，別拉別人墊背。

 

吸入危害

微小（xiǎo）的金屬粉末可（kě）能會短時間懸浮在空氣中，對操作人員帶來傷害（hài）。長期呼入金屬粉末可能（néng）會導致塵肺病等肺部疾病【5】，因而需要在操（cāo）作中帶上具（jù）有足夠防護能力的口罩。另外，有人在接觸金屬粉末的時候（hòu）會有過敏反應，因而（ér）也需要在操作的時候帶（dài）上手套。

總之，盡量避免（miǎn）讓（ràng）粉塵接觸、進入（rù）體內。

 

成形過（guò）程

被束縛的X射線（xiàn）

也（yě）有人擔心，部分金屬3D打印機在工作的過程中會產生X射線，但是這部分X射線已經被厚厚的鋼板和加強的鉛玻璃全部給束縛在了成形（xíng）腔內，而且束流一停，X射線也就（jiù）沒了。還想著買台設備順便送個X光（guāng）儀器（qì），您想多（duō）了（le）！一點X射線都不給您放出來。

 

 

 

 

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

 

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