3D打印行業(yè)職業(yè)病危害及控制

3D打印行業(yè)職業(yè)病危害及控制3D打印是新興產(chǎn)業(yè)，根據(jù)美國Wohlers產(chǎn)品開發(fā)和制程技術(shù)咨詢公司統(tǒng)計(jì)，全球3D打印產(chǎn)業(yè)，2020年產(chǎn)值達(dá)到210億美元。主要應(yīng)用在航天、建筑、汽車、醫(yī)療、國防和個(gè)人消費(fèi)品制造等領(lǐng)域。然而在使用3D打印時(shí)，會(huì)產(chǎn)生超細(xì)微粒的逸散物與有害氣體，可能導(dǎo)致身體不適并引起不良的炎癥反應(yīng)，唯有嚴(yán)格執(zhí)行控制防護(hù)措施，才能讓從業(yè)人員免于職業(yè)危害風(fēng)險(xiǎn)。一、3D打印熔融沉積成型技術(shù)原理目前常用的3D打印技術(shù)為熔融沉積成型，打印原理是使用熱塑性線材作為填充材料，在打印機(jī)工作前，設(shè)定三維模型各層的間距、路徑寬度等，由切片軟件對(duì)三維模型進(jìn)行切片及生成打印移動(dòng)路徑。在電腦控制下，打印噴頭根據(jù)水平分層數(shù)據(jù)作X軸和Y軸的平面運(yùn)動(dòng)，Z軸方向的垂直移動(dòng)則由打印平臺(tái)的升降完成。同時(shí)，線材通過加熱熔化噴嘴（nozzle），材料被噴出后沉積在前一層已固化的材料上，通過材料逐層堆積形成最終的成品（見圖1）。圖13D打印熔融沉積成型（FDM）示意圖二、3D打印產(chǎn)生的污染物的健康危害大多數(shù)熔融沉積成型（FDM）3D打印機(jī)器常用的材料，包括實(shí)體材料和支撐材料。實(shí)體材料主要以熱塑性塑料，包括：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（acrylonitrilebutadienestyrene，以下簡稱ABS）和聚乳酸（polylacticacid，簡稱PLA）等。3D打印過程使用這些熱塑性線材，通過攝氏200度左右的高溫噴嘴噴出，會(huì)產(chǎn)生粒徑＜0.1μm超細(xì)顆粒和氣態(tài)污染物。3D打印產(chǎn)生的超細(xì)微粒，會(huì)誘導(dǎo)人的氣道上皮細(xì)胞的細(xì)胞死亡和氧化反應(yīng)，導(dǎo)致呼吸道癥狀并引起不良的炎癥反應(yīng)、過敏性鼻炎、氣喘增加；而進(jìn)入到肺的肺泡區(qū)域或進(jìn)入血液循環(huán)，進(jìn)而流入人體各器官（例如骨髓、脾臟和心臟），必將對(duì)健康構(gòu)成更強(qiáng)烈的威脅。熱塑性塑料如ABS線材在非常高的溫度下熱分解的主要?dú)庀喈a(chǎn)物，包括：一氧化碳和氰化氫、及各種揮發(fā)性有機(jī)物，例如丙烯腈，1，3-丁二烯和苯乙烯，過去研究已證明暴露于這些氣相產(chǎn)物均具有毒性作用，過量接觸可能導(dǎo)致眼睛、鼻子和喉嚨發(fā)炎、頭痛以及失去協(xié)調(diào)感和惡心。三、3D打印控制防護(hù)措施針對(duì)3D打印逸散污染物的影響因素，包括：線材顏色、打印床溫度、打印機(jī)品牌/種類、線材材料、通風(fēng)狀態(tài)、噴嘴溫度、線材之供給速度、打印密度、打印高度、3D打印物品形狀等，建議3D打印采取如下控制防護(hù)措施：（一）使用符合法規(guī)的供應(yīng)商的聚合物線材。（二）使用較低的噴嘴溫度或使用低逸散材料進(jìn)行打印，例如使用較低的加熱速率，可有效抑制ABS產(chǎn)生苯乙烯。（三）設(shè)定較小的填充高度、較高的填充密度、較慢的線材供給速度。（四）在打開機(jī)箱蓋之前，等待足夠的時(shí)間清除打印機(jī)的逸散物（即清除時(shí)間）。（五）使用3D打印機(jī)人員進(jìn)行正確和安全操作培訓(xùn)，包括危險(xiǎn)信息、3D打印機(jī)操作使用材料、安全數(shù)據(jù)表及使用適當(dāng)?shù)膫€(gè)人防護(hù)設(shè)備。（六）對(duì)使用3D打印機(jī)人員進(jìn)行定期健康檢查以及工作場(chǎng)所有害因素監(jiān)測(cè)。（七）3D打印作業(yè)逸散物與有害氣體的工業(yè)衛(wèi)生控制措施，運(yùn)用工程改善、行政管理及防護(hù)設(shè)備（例如呼吸防護(hù)用品）減少暴露危害。（八）隔離、包圍、封閉3D打印機(jī)臺(tái)，并在出風(fēng)口設(shè)置高效濾網(wǎng)（High-EfficiencyParticulateAir，HEPA）及活性碳過濾器。（九）3D打印機(jī)附近設(shè)置通