دانشمندان EPA گازهای منتشره از متریال فیبر کربن در پرینت سه بعدی را طی تحقیقاتی مورد بررسی قرار دادند.

در طول چند سال اخیر، انتشار ترکیبات فرار ارگانیک(volatile organic compounds یا VOC) که از فرآورده‌های جانبی فرآیند FFF است، موضوع چندین تحقیق بوده است. در سال 2017، یک تحقیق که توسط SajTom Light Future Ltd در لهستان پشتیبانی شده بود به این نتیجه رسید که با سردسازی کافی، دوب متریال‌هایی مانند ABS، PLA، PET و نایلون، ضرری متوجه کاربران این فرایند نخواهد شد.

یافته‌هایی از یک بررسی دوساله در قالب گزارش از UL نیز کشف کرده که در معرض قرار گرفتن در برابر ذرات و انتشارهای VOC تولید شده توسط فرآیندهای پرینت سه بعدی عموما در هنگام بکارگیری ملاحظات پیشگیرانه کم است.

حالا، دانشمندانی از آژانس محافظت محیطی آمریکا(U.S. Enviromental Protection Agency یا EPA) در حال مطالعه‌ی انتشارهای VOC ناشی از فیلامنت ABS هستند که از ماده‌ی افزودنی و مقاوم‌کننده‌ی نانوفیبر کربن بهره می‌برد. در همین مورد نیز دوباره قوانین پیشگیرانه‌ی مشابه یعنی سرمای کافی اعمال شد، اما از طریق همکار؟ی با (Consumer Products Safety Commision (CPSC و National Nanotechnology Initiative یا NNI، تیم EPA در حال تلاش برای ارائه‌ی یک بروزرسانی برای گفتار این موضوع هستند.

پرینت سه بعدی نانومواد

تحقیق EPA در حال جستجوی قابلیت‌های منحصربفرد شیمیایی و فیزیکی نانومواد است، شامل ابعاد، اشکال، ترکیب شیمیایی و پایداری برای کمک به توسعه‌ی مدل‌های قابل پیش‌بینی با اتکا به اینکه کدام از آنها احتمال بالاتری از ریسک را به خود می‌گیرد. طبق اظهارات EPA، چنین نانوموادی در بیش از 1300 محصول تجاری مانند تجهیزات پزشکی، منسوجات، افزودنی‌های سوختی و لوازم آرایشی وجود دارد.

برای درک پیامدهای سلامتی انسانی و محیطی نانومواد، فیلامنت تجاری در دسترس با یک پرینتر سه بعدی Lulzbot TAZ استفاده شد تا چگونگی تغییرات انتشارهای VOC مشخص شود. برای این کار، انتشارهای VOC با فیلامنت‌های نانوتیوب کربن(CNT) تحت شرایط متنوع برای شبیه‌سازی گرمادهی، ذوب شدگی و شکل‌دهی پلاستیک در طول پرینت سه بعدی کاراکتریزه و شمارش شدند.

تیم دکتر العابد با دقت دما، طول زمانی که ماده گرمادهی شده و غلظت اکسیژن در نازل را تحت نظر گرفتند. این فاکتورها در یک رآکتور سفارشی و طیف‌سنج انبوه مشابه‌سازی(replication) شدند به صورتی که با عنوان یک سیستم برای مطالعات تشخیص دمایی(System for Thermal Diagnostic Studies یا STDS) برای شناسایی انتشارهای مرتبط به احتراق شناخته می‌شود.

به دام اندازی انتشارهای VOC

یک مقایسه بین انتشارهای VOC از فیلامنت تزریق CNT و فیلامنت “خام” ABS انجام شد. این تیم دریافت که متریال از جنس CNT دو گاز جدید VOC که پتانسیل ایجاد مسمومیت استنشاقی برای کابرانی که در حال پرینت سه بعدی چندین کیلوگرم متریال هستند، منتشر می‌کند.

بنابراین، محققان نتیجه گرفتند که افزایش دمای پرینت بیشترین تاثیر بر افزایش انتشارهای VOC در ادامه‌ی طول زمان گرمادهی متریال دارد. همچنین CNT توانایی “حبس” گازهای بخصوص VOC در ذرات پلاستیک پرینت سه بعدی شده را نشان داد.

این تحقیق یادآور می‌شود که ابزارآلات محققان نتوانست مستقیماًً این ذرات را اندازه‌گیری کند. بدین ترتیب، بررسی‌های بعدی نیاز خواهد بود تا تاثیرهای بالقوه بر سلامتی انسان درک شود.