不經(jīng)意間，增材制造（3D打印）已走進我們的生活。商場、學校、家庭都能發(fā)現(xiàn)它的身影，也許你案頭的擺件、孩子手中的玩具就來自3D打印。

在幾家電商平臺上檢索3D打印，從上百萬的大型商用設(shè)備、數(shù)百元的3D打印筆，到幾十元的打印耗材，各類各款應(yīng)有盡有。從平臺的銷售記錄看，不少型號的3D打印機銷量不錯。

但日前，國外一項研究表明，3D打印機的使用者和使用3D打印產(chǎn)品的消費者，可能面臨健康和安全風險，讓人不禁想問“3D打印還可靠嗎”？

      3D打印的本質(zhì)

“3D打印始于快速成型技術(shù)，其本質(zhì)是一個材料加工成型的技術(shù)。在航空、航天、航海、兵器、醫(yī)療、汽車、工業(yè)等領(lǐng)域發(fā)展前景廣闊，被譽為‘第三次工業(yè)革命’的核心技術(shù)。”東華大學材料科學與工程學院復(fù)合材料系主任游正偉告訴《中國科學報》，“增材制造在大規(guī)模工業(yè)化制造方面并無優(yōu)勢，因此其主要應(yīng)用領(lǐng)域是數(shù)量相對少的裝備、新型結(jié)構(gòu)材料創(chuàng)新、個性化醫(yī)療和工業(yè)設(shè)計、創(chuàng)意產(chǎn)品環(huán)節(jié)。”

科學家會根據(jù)3D打印材料性能，依據(jù)所需的應(yīng)用領(lǐng)域進行針對性的開發(fā)。目前，根據(jù)成型原理和所適用的材料，3D打印主要可分為四類：一是適用于塑料的熔融擠出成型技術(shù)（FDM）；二是適用于液態(tài)光敏樹脂的光固化3D打印技術(shù)（SLA、DLP等）；三是適用于凝膠類材料的直接墨水書寫打印技術(shù)（DIW）；四是適用于金屬粉末或聚合物粉末的選擇性激光熔化技術(shù)（SLM）和選擇性激光燒結(jié)（SLS）等。

“對于3D打印是否存在污染或?qū)θ梭w、環(huán)境有害的因素，我認為要從3D打印加工過程和成型后使用過程兩個方面來分析。”游正偉說。

他解釋道，F(xiàn)DM主要用于塑料加工，也是受眾面最廣的3D打印方式，其本質(zhì)就是塑料熔化后的三維成型，因此在加工過程中所帶來的污染或者微小顆粒釋放非常有限。對于光固化打印技術(shù)和DIW，其本質(zhì)是利用紫外光、溫度或者擠出剪切力等相對溫和的外界因素改變材料流變性，最終獲得三維結(jié)構(gòu)，其使用的也是樹脂或凝膠類材料，因此加工過程中基本不會產(chǎn)生對人體有害的因子，除非部分材料使用了一些有機溶劑，但這兩種技術(shù)基本都在實驗室中使用，通常有專用的通風保護設(shè)施。而SLM和SLS加工過程中大量使用粉末材料，因此粉塵、微粒帶來的健康風險較高，但現(xiàn)有的SLM和SLS打印機都采用相對密閉的設(shè)計，且加工車間或?qū)嶒炇乙灿袠藴驶姆婪洞胧┖鸵蟆?/span>

對此，中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所增材制造技術(shù)團隊研究員許高杰也表達了類似看法。

“3D打印有沒有污染或毒性，取決于所用的打印材料。”許高杰對《中國科學報》說，“目前所用的3D打印材料基本都是市場上已有的材料，特別是很多高分子材料，都是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姾徒?jīng)常接觸到的材料，在污染或毒性方面是經(jīng)過考查評價后允許使用的。”

3D打印本“無罪”

“總體來說，3D打印作為一種新型制造技術(shù)，受到全球青睞，其本身是沒有問題的。”許高杰說，“考慮到有些高分子材料（或化工產(chǎn)品）在加工時有一定的（污染或毒性）排放，如果要用作3D打印材料，必須充分考慮在成型加熱時可能出現(xiàn)的排放，進行材料篩選和研發(fā)。負責任的3D打印材料研發(fā)人員和生產(chǎn)單位，都會把材料使用帶來的安全問題放在首位。”

游正偉認為，相對于金屬、塑料進行削、切、磨等傳統(tǒng)機床“減材制造”所形成的細微顆粒、廢料、廢氣，“3D打印技術(shù)反而安全性更高”。

“部分3D打印產(chǎn)品在后續(xù)使用過程中，會由于磨損等因素產(chǎn)生塑料微?；蚣{米填料的問題。但這種‘原罪’不能歸于3D打印，而是材料本身的問題，即便不使用3D打印產(chǎn)品，生活中也有倒模、吹塑等各種復(fù)合材料加工制品。因此，沒有絕對‘無污染、無風險’的情況。在同等條件下，3D打印用料更少、更方便，保護措施更好、安全性更高。”游正偉說。

專家認為，某些高分子材料產(chǎn)品存在潛在危害是整個制造業(yè)面臨的共性問題。解決這一問題還要聚焦于新型材料的研發(fā)，用其替代現(xiàn)有塑料、樹脂等不可降解材料。

“但有一個問題應(yīng)引起重視。”游正偉說，“對打印過程中出現(xiàn)的問題，工廠或?qū)嶒炇叶加邢鄳?yīng)的防護條件和措施，但3D打印逐漸進入家庭后，可能有防護不到位的情況。這一方面要求我們加強增材制造新材料的研發(fā)，研制出性能優(yōu)越、環(huán)境友好的新材料，另一方面應(yīng)該建立包括設(shè)計、材料、產(chǎn)品性能、認證檢測等在內(nèi)的一整套增材制造安全標準體系。”