熔融沉积建模3D打印聚合物部件过程中的排放物表征及其职业健康风险控制研究

本研究针对熔融沉积建模（FDM）技术中聚合物3D打印产生的空气污染物暴露风险，系统分析了ABS、ASA和PETG三种材料打印过程中释放的颗粒物与挥发性有机物（VOCs）。通过实时监测与吸附管采样相结合的方法，发现ABS释放总VOCs浓度最高（432.8 µg/m3），而局部排气通风可有效降低95%-99%的污染物浓度，为职业健康防护提供了关键数据支撑。

自20世纪80年代问世以来，增材制造技术持续发展，但其职业健康风险尚未被充分认知。本研究聚焦于采用熔融沉积建模（Fused Deposition Modeling, FDM）技术的聚合物3D打印过程，旨在定性定量分析其产生的空气悬浮颗粒物及挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds, VOCs）排放特征，并评估局部抽排通风系统对污染物控制的效能。研究人员采用实时监测仪器与吸附管主动采样相结合的策略，对Zortrax M300打印机内外环境进行多维度监测。选取丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物（ASA）以及聚对苯二甲酸乙二醇酯-二醇改性（PETG）三种聚合物材料，每种材料重复完成三次标准试件打印。在打印过程中同步采集颗粒物数量浓度与VOCs（重点关注苯乙烯）实时释放动态曲线。数据显示，不同材料产生的颗粒物浓度均存在操作人员暴露风险，其中ABS释放的总VOCs浓度达432.8 µg/m³，ASA为124.1 µg/m³，而PETG仅4.7 µg/m³。局部排气通风系统展现出卓越的污染物控制效果，可使空气中毒物浓度降低95%–99%。本研究明确建议：所有3D打印设备均应配置抽排净化系统，以保障操作者健康与环境安全。