技術(shù)貼！7種3D打印機(jī)的操作安全隱患分析

導(dǎo)讀：作為一種新興制造方式,，3D打印在制造過(guò)程中對(duì)人們的沖擊感往往會(huì)讓使用者忽視了相關(guān)的安全隱患。然而事實(shí)上,，沒(méi)有一種類型的3D打印機(jī)能夠完全保證不會(huì)出現(xiàn)操作隱患,。讓我們來(lái)看看3D打印機(jī)的主要危險(xiǎn)類別。

無(wú)論是安裝在工廠還是臥室,，如果使用不慎,，3D打印機(jī)都可能是危險(xiǎn)的，危險(xiǎn)程度因設(shè)備而異,。因此,，南極熊綜合了各種可能會(huì)出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)，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(fēng)險(xiǎn)：大多數(shù)3D打印機(jī)的工作溫度非常高,，例如在最常見(jiàn)的FF 系統(tǒng)中，熱端溫度可以達(dá)到300℃,，而金屬3D打印機(jī)的溫度只會(huì)更高,。在沒(méi)有充分冷卻的情況下接觸熱端很大可能會(huì)有被燙傷的風(fēng)險(xiǎn)。雖然許多FFF打印機(jī)已經(jīng)配置了高溫提醒功能,，但是仍有大部分廉價(jià)機(jī)型仍然存在這一風(fēng)險(xiǎn),。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(jī)放在孩童和無(wú)關(guān)人員不易接近的區(qū)域
• 處理3D打印機(jī)時(shí)請(qǐng)戴上手套
• 使用外殼或各種屏障進(jìn)行保護(hù)
  

2. 夾傷或割傷

安全風(fēng)險(xiǎn)：3D打印機(jī)本質(zhì)上是機(jī)械設(shè)備。他們的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)包括步進(jìn)電機(jī),、履帶和滑輪,。當(dāng)這些設(shè)備運(yùn)行時(shí)，所有的運(yùn)動(dòng)都會(huì)增加使用者被3D打印機(jī)夾傷的風(fēng)險(xiǎn),。打印機(jī)會(huì)無(wú)意識(shí)地遵循軟件給出的關(guān)于移動(dòng)位置和移動(dòng)速度的代碼,。雖然有些機(jī)器配置了閉環(huán)系統(tǒng)，能夠檢測(cè)碰撞并以適當(dāng)方式做出反應(yīng),。然而,，大多數(shù)3D打印機(jī)仍然使用開(kāi)環(huán)系統(tǒng)來(lái)創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)方向，并且許多桌面3D打印機(jī)使用開(kāi)放式龍門(mén)結(jié)構(gòu),，因此在機(jī)器運(yùn)行時(shí)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(jī)還需要使用刮刀將模型從熱床上鏟下來(lái),，這就伴隨著因用力過(guò)猛被刮刀割傷的風(fēng)險(xiǎn),。刮刀邊緣的鋒利，和刀片上的污染物會(huì)導(dǎo)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(huì)有被割傷的風(fēng)險(xiǎn),。

處理方法：

• 有財(cái)力的可以購(gòu)買具有碰撞檢測(cè)模式的3D打印機(jī),，以及優(yōu)質(zhì)可拆卸柔性熱床
• 戴上防劃傷手套或其他防護(hù)裝備
• 使用外殼或各種屏障進(jìn)行保護(hù)
• 確定打印機(jī)處于安全狀態(tài)時(shí)再進(jìn)行接觸
• 拆除支撐結(jié)構(gòu)時(shí)減緩動(dòng)作幅度，或使用水溶性材料以及盡量減少支撐結(jié)構(gòu)
  

3. 火災(zāi)

安全風(fēng)險(xiǎn)：雖然這種狀況發(fā)生概率不大,，但3D打印機(jī)著火的案例確實(shí)存在,。在某些情況下,，3D打印機(jī)的熱量會(huì)引起火災(zāi),，但也有其他異常情況，例如易燃材料掉入開(kāi)放式龍門(mén)機(jī)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(chǎn)品對(duì)這些問(wèn)題都有保護(hù)措施,，例如在發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)關(guān)機(jī)。其中一種保護(hù)措施稱為熱失控,，旨在防止打印機(jī)著火,。當(dāng)打印機(jī)溫度讀數(shù)和加熱器斷開(kāi)連接時(shí)，可能會(huì)達(dá)到危險(xiǎn)溫度,，成為火災(zāi)隱患,。熱失控通過(guò)跟蹤熱端溫度并及時(shí)關(guān)閉打印機(jī)來(lái)防止這種情況發(fā)生。

處理方法：

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

4. 納米粒子或者有害煙霧

安全風(fēng)險(xiǎn)：納米粒子是指在操作過(guò)程中散發(fā)的極微小3D打印材料粒子,。例如FFF打印機(jī),，線材在擠出過(guò)程中被加熱，這種熱量往往會(huì)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(xiǎn)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(huì)釋放更多的納米顆粒,。還有一些材料在給定的溫度下會(huì)比其他材料散發(fā)出更多的納米顆粒，例如ABS,。

同樣,，因?yàn)榧訜嵘�發(fā)出來(lái)的還有揮發(fā)性有機(jī)化合物，與空氣中的水滴結(jié)合會(huì)形成有害煙霧,。有報(bào)告聲明長(zhǎng)期暴露在煙霧之下會(huì)對(duì)呼吸系統(tǒng)造成傷害,。

處理方法：

• 使用保護(hù)罩封閉設(shè)備，或者用空氣過(guò)濾器來(lái)清除納米顆粒
• 確保工作區(qū)域有良好通風(fēng)
• 使用相對(duì)安全的材料,，例如PLA和PETG,，并盡量避免在不通風(fēng)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(fēng)險(xiǎn)：幾乎所有3D打印機(jī)樹(shù)脂都有一定程度的毒性,，因此制造商建議在處理樹(shù)脂3D打印機(jī)及材料時(shí)使用丁腈手套,。偶爾有樹(shù)脂接觸皮膚不會(huì)有太大影響，洗去即可,。但是,，如果長(zhǎng)期接觸可能會(huì)對(duì)身體的免疫系統(tǒng)造成傷害,。

處理方法：

• 處理樹(shù)脂3D打印機(jī)和打印件時(shí)，始終戴上丁腈手套
• 在使用樹(shù)脂打印機(jī)以及后處理過(guò)程時(shí),，開(kāi)發(fā)“干凈”的工作流程,，最大程度減少接觸
  

6. 爆炸

安全風(fēng)險(xiǎn)：理論上說(shuō)，3D打印機(jī)爆炸的概率非常低,，但一些3D打印材料如果處理不當(dāng)確實(shí)會(huì)引發(fā)爆炸,。以工業(yè)3D打印機(jī)使用的細(xì)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(huì)爆炸,，這種粉末處理不當(dāng)導(dǎo)致的爆炸還會(huì)引發(fā)結(jié)構(gòu)火災(zāi),。

處理方法：

• 在處理金屬粉末時(shí)絕對(duì)遵循安全工作流程
• 使用惰性保護(hù)氣體，改變制造過(guò)程時(shí)的氣體氛圍
• 選用帶有保護(hù)裝置的金屬3D打印機(jī)
  

7. 觸電,、漏電等電器安全隱患

安全風(fēng)險(xiǎn)：3D打印機(jī)畢竟是電器,，那么，電器安全就是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題,。電源電壓或者機(jī)械靜電有時(shí)會(huì)從3D打印機(jī)溢出到整個(gè)金屬框架,。前者發(fā)生的原因可能是：接地連接錯(cuò)誤，電源中的濾波電容器出現(xiàn)故障,，無(wú)法將電壓轉(zhuǎn)儲(chǔ)到地面,；或者電源線丟失并與3D打印機(jī)框架接觸。另外,，部分3D打印機(jī)制造商使用電源電壓床加熱器來(lái)縮短加熱時(shí)間,。這縮短了加熱時(shí)間，但由于電源線周圍潛在的電線,，并且電線隨著時(shí)間的推移會(huì)疲勞,，從而增加了風(fēng)險(xiǎn)。

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(jī)械靜電
• 組裝3D打印機(jī)套件或進(jìn)行維修時(shí),，咨詢相關(guān)專家或者技術(shù)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(gòu)買帶有封閉式電源（類似于筆記本電腦電源）的3D打印機(jī),，并連接到普通直流電源插座
  

以上是大多數(shù)會(huì)發(fā)生的安全問(wèn)題,，隨著3D打印機(jī)和相關(guān)技術(shù)的更新，還會(huì)有各種安全隱患出現(xiàn),。因此,，不能因?yàn)?D打印看上去比傳統(tǒng)機(jī)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(shù)或正在使用3D打印設(shè)備的小伙伴們都能夠避免不必要的傷害,，并盡情體驗(yàn)科技的樂(lè)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