3Dプリントは室内の空気の質に影響を与える、研究にはさらなるテストが必要

出典: Instrument Network

3D プリントが 1980 年代に実現されて以来、わずか 30 年余りで、3D プリント技術は社会生活のあらゆる側面に浸透してきました。産業グレードの 3D プリンターは、複雑な部品を一度に成形できるため、コストを削減できるだけでなく、部品間の品質と精度の均一性を維持できます。また、迅速な金型製造にも使用でき、生産効率が向上します。デスクトップレベルの3Dプリンターも私たちの日常生活で広く使用されています。

3Dプリントの動作原理は、ワイヤープラスチックやその他の基本材料を原料として使用し、高温で材料を溶かし、デジタルモデルのパーティションによって形成された断面に従って層ごとに印刷することです。一般的に使用される熱可塑性材料には、ABS 樹脂、HIPS、ポリカーボネート、ナイロンなどがあります。印刷プロセス中、熱可塑性材料は高温で溶解し、さまざまな揮発性有機化合物（VOC）だけでなく、多数の超微粒子（UFP、直径0.1ミクロン未満の粒子）も放出され、室内の空気の質が低下し、人体にも害を及ぼす可能性があります。

3D プリントに使用する材料によって、放出される VOC も異なります。たとえば、ABS はスチレンを放出します。人体の神経系、呼吸器系、循環器系などに害を及ぼします。超微粒子は呼吸を通じて肺に沈着し、肺胞から血液循環系に入り込み、人体の健康を害する可能性があります。過去数年にわたり、3D プリントによって放出される汚染物質が人間の健康に及ぼす可能性のある悪影響について調査した研究がいくつか行われ、いくつかの結果が得られています。たとえば、UL Chemical Safety とジョージア工科大学は、デスクトップ 3D プリンターが室内の空気質に与える影響について 2 年間にわたる調査を実施しました。

12月15日、「3Dプリンティングと新興材料の暴露とリスク評価シンポジウム」で、3Dプリンティングによって放出される超微粒子が室内空気質と公衆衛生に与える影響を明らかにしただけでなく、放出される超微粒子の具体的な組成、粒子サイズ、滞留時間についても調査した新たな研究結果が発表されました。たとえば、国立労働安全衛生研究所による研究では、ABS 樹脂から放出される粒子が人間の肺細胞に及ぼす毒性を評価しました。

3D プリントによる汚染排出に関する研究は、検出機器に大きく依存しています。質量分析計を使用して、その中の VOC を検出する必要があるかもしれません。米国環境保護庁の研究では、カスタマイズされたリアクターと質量分析計（熱診断研究システム（STDS））を使用して、リアクター内での印刷プロセス中のノズルでの実際の加熱時間、温度、酸素濃度をシミュレートし、質量分析計で分析しました。環境大気汚染の研究では、超微粒子の計測とビデオ録画を統合できる、比較的成熟した超微粒子の計測・分析システムがすでに存在しています。同様のシステムを通じて、研究者は 3D プリント中の超微粒子の分布と空気中の滞留時間を分析できます。

現在、3Dプリントによる汚染排出に関する研究はまだ初期段階にあり、中国では関連する研究はさらに少ない。テクノロジーは科学技術の発展におけるトレンドの一つであり、将来的には生産や生活においてさらに普及していくでしょう。したがって、この技術によって引き起こされる環境汚染と人間の健康への被害は、対処しなければならない問題です。良好な換気を維持する、3D プリンターに筐体を追加する、ノズル温度を材料温度範囲の下限に設定するなど、3D プリントが室内の空気質に与える悪影響を軽減するのに役立つ簡単な対策がいくつかあります。しかし、これらの対策は一時的な解決策に過ぎず、根本的な原因には対処していません。この問題を完全に解決するには、材料と3Dプリント技術自体の改善から始める必要があります。そのためには、検出方法をアップグレードし、3Dプリントの汚染排出についてより深く理解する必要があります。

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