技術貼！7種3D打印機的操作安全隱患分析

導讀：作為一種新興制造方式，3D打印在制造過程中對人們的沖擊感往往會讓使用者忽視了相關的安全隱患。然而事實上，沒有一種類型的3D打印機能夠完全保證不會出現(xiàn)操作隱患。讓我們來看看3D打印機的主要危險類別。

無論是安裝在工廠還是臥室，如果使用不慎，3D打印機都可能是危險的，危險程度因設備而異。因此，南極熊綜合了各種可能會出現(xiàn)的風險，列舉了以下主要安全隱患，供大家制定安全的操作流程。

1. 燒傷

安全風險：大多數(shù)3D打印機的工作溫度非常高，例如在最常見的FF 系統(tǒng)中，熱端溫度可以達到300℃，而金屬3D打印機的溫度只會更高。在沒有充分冷卻的情況下接觸熱端很大可能會有被燙傷的風險。雖然許多FFF打印機已經(jīng)配置了高溫提醒功能，但是仍有大部分廉價機型仍然存在這一風險。另外，除了熱端以外，熱床和打印件的溫度狀況也值得注意。

處理方法：

• 將3D打印機放在孩童和無關人員不易接近的區(qū)域
• 處理3D打印機時請戴上手套
• 使用外殼或各種屏障進行保護
  

2. 夾傷或割傷

安全風險：3D打印機本質上是機械設備。他們的運動系統(tǒng)包括步進電機、履帶和滑輪。當這些設備運行時，所有的運動都會增加使用者被3D打印機夾傷的風險。打印機會無意識地遵循軟件給出的關于移動位置和移動速度的代碼。雖然有些機器配置了閉環(huán)系統(tǒng)，能夠檢測碰撞并以適當方式做出反應。然而，大多數(shù)3D打印機仍然使用開環(huán)系統(tǒng)來創(chuàng)建運動方向，并且許多桌面3D打印機使用開放式龍門結構，因此在機器運行時將手指伸入非常容易被夾傷。

另外，使用類似于FFF系統(tǒng)的3D打印機還需要使用刮刀將模型從熱床上鏟下來，這就伴隨著因用力過猛被刮刀割傷的風險。刮刀邊緣的鋒利，和刀片上的污染物會導致傷口感染，因此不可掉以輕心。此外，從打印件中拆除支撐也會有被割傷的風險。

處理方法：

• 有財力的可以購買具有碰撞檢測模式的3D打印機，以及優(yōu)質可拆卸柔性熱床
• 戴上防劃傷手套或其他防護裝備
• 使用外殼或各種屏障進行保護
• 確定打印機處于安全狀態(tài)時再進行接觸
• 拆除支撐結構時減緩動作幅度，或使用水溶性材料以及盡量減少支撐結構
  

3. 火災

安全風險：雖然這種狀況發(fā)生概率不大，但3D打印機著火的案例確實存在。在某些情況下，3D打印機的熱量會引起火災，但也有其他異常情況，例如易燃材料掉入開放式龍門機器中，或者固件故障不斷加熱熱端直到熔化并著火。

現(xiàn)在市面上的許多產品對這些問題都有保護措施，例如在發(fā)生故障時自動關機。其中一種保護措施稱為熱失控，旨在防止打印機著火。當打印機溫度讀數(shù)和加熱器斷開連接時，可能會達到危險溫度，成為火災隱患。熱失控通過跟蹤熱端溫度并及時關閉打印機來防止這種情況發(fā)生。

處理方法：

• 讓機器時刻處在監(jiān)控之下，安裝煙霧探測器并在附近放置滅火器
• 確保3D打印機啟用了熱失控保護
• 將3D打印機遠離窗簾等易燃材料，盡量放在金屬表面上
• 如果沒有經(jīng)驗，盡量避免使用自組裝3D打印機套件
  

4. 納米粒子或者有害煙霧

安全風險：納米粒子是指在操作過程中散發(fā)的極微小3D打印材料粒子。例如FFF打印機，線材在擠出過程中被加熱，這種熱量往往會將一小部分材料釋放到大氣中。這些顆粒尺寸非常小，能夠在空氣中傳播，并被吸入并滯留在人的肺部。但是這種危險程度差別很大，取決于使用熱量和材料。通常，較高熱量往往會釋放更多的納米顆粒。還有一些材料在給定的溫度下會比其他材料散發(fā)出更多的納米顆粒，例如ABS。

同樣，因為加熱散發(fā)出來的還有揮發(fā)性有機化合物，與空氣中的水滴結合會形成有害煙霧。有報告聲明長期暴露在煙霧之下會對呼吸系統(tǒng)造成傷害。

處理方法：

• 使用保護罩封閉設備，或者用空氣過濾器來清除納米顆粒
• 確保工作區(qū)域有良好通風
• 使用相對安全的材料，例如PLA和PETG，并盡量避免在不通風的地方使用ABS和尼龍
• 可以使用活性炭在吸附ABS材料散發(fā)的有害氣體，例如苯乙烯
  

5. 材料毒性

安全風險：幾乎所有3D打印機樹脂都有一定程度的毒性，因此制造商建議在處理樹脂3D打印機及材料時使用丁腈手套。偶爾有樹脂接觸皮膚不會有太大影響，洗去即可。但是，如果長期接觸可能會對身體的免疫系統(tǒng)造成傷害。

處理方法：

• 處理樹脂3D打印機和打印件時，始終戴上丁腈手套
• 在使用樹脂打印機以及后處理過程時，開發(fā)“干凈”的工作流程，最大程度減少接觸
  

6. 爆炸

安全風險：理論上說，3D打印機爆炸的概率非常低，但一些3D打印材料如果處理不當確實會引發(fā)爆炸。以工業(yè)3D打印機使用的細粉為例，活性金屬粉末就具有爆炸性。例如，鈦這種流行的3D打印金屬材料，如果粉末充分加熱就會爆炸，這種粉末處理不當導致的爆炸還會引發(fā)結構火災。

處理方法：

• 在處理金屬粉末時絕對遵循安全工作流程
• 使用惰性保護氣體，改變制造過程時的氣體氛圍
• 選用帶有保護裝置的金屬3D打印機
  

7. 觸電、漏電等電器安全隱患

安全風險：3D打印機畢竟是電器，那么，電器安全就是一個不容忽視的問題。電源電壓或者機械靜電有時會從3D打印機溢出到整個金屬框架。前者發(fā)生的原因可能是：接地連接錯誤，電源中的濾波電容器出現(xiàn)故障，無法將電壓轉儲到地面；或者電源線丟失并與3D打印機框架接觸。另外，部分3D打印機制造商使用電源電壓床加熱器來縮短加熱時間。這縮短了加熱時間，但由于電源線周圍潛在的電線，并且電線隨著時間的推移會疲勞，從而增加了風險。

處理方法：

• 確保接地電源正常工作，或使用額外“接地”方式減少機械靜電
• 組裝3D打印機套件或進行維修時，咨詢相關專家或者技術人員
• 將2針插頭連接到3針插頭
• 保持環(huán)境濕度在20%-30%之間，降低靜電
• 購買帶有封閉式電源（類似于筆記本電腦電源）的3D打印機，并連接到普通直流電源插座
  

以上是大多數(shù)會發(fā)生的安全問題，隨著3D打印機和相關技術的更新，還會有各種安全隱患出現(xiàn)。因此，不能因為3D打印看上去比傳統(tǒng)機械加工更安全一些就掉以輕心。南極熊在此祝愿所有喜歡3D打印技術或正在使用3D打印設備的小伙伴們都能夠避免不必要的傷害，并盡情體驗科技的樂趣！

參考閱讀：

1. Seven 3D Printing Hazards
2. 7 3D Printer Safety Rules You Should Be Following Now
3. Measuring and controlling emissions from polymer filamentdesktop 3D printers