|
3D 印刷把物件沒有接縫一次製成，是了不起的發明
但環保的問題漸漸出現。Photo by Pixabay
3D 印刷，把平面印刷變成立體，把印到一張紙上變成印出一樣實體東西，是了不起的發明。也許不能說印、應該說製造，從玩具、模型、工具、食物、機械零件，到醫療器具、人工器官、噴射機引擎扇葉、汽車外殼、甚至房子，無所不「印」，有人稱為製造業的革命，因為可以把以前需要焊接的物件一次做成，省了很多手續。一次僅能製造一個，不能與傳統的快速大量製造來比，但在應急上，比如太空旅行急需一個零件，就非 3D 印刷莫屬了，據說國際太空站也在試用。
3D 印刷機，與我們常用的噴墨印表機有幾分類似，噴墨印表機藉電腦的控制，在紙上有的位置噴墨、有的位置留白，最後印出文字與圖畫。3D 印刷機同樣的由電腦控制，在一個平面上哪些位置噴灑材料、哪些位置不噴，然後噴頭升高，再依電腦指示噴上面一層，然後噴頭再升高噴又上面一層，這樣把材料層層堆高，就做成一樣東西。當然要做什麼樣的東西，先要用軟體設計，設計好了連上 3D 印刷機，加上材料，就等著看設計的成果了。
3D 印刷的發展有些像無人機，從小到大、從玩家到專業。剛開始用電腦設計一個模型，用塑料印製出來，覺得很好玩，以後漸漸複雜，物件變大，種類也多了，速度也加快，所用的材料也增多了。依製作的物件性質，目前發展出來的的材料有：PLA 聚乳酸、ABS 樹脂、PETG 透明塑膠、尼龍、PC 聚碳酸酯、TPE 熱彈性塑膠、木料、金屬、夜光纖維、變色纖維、碳纖維，使得 3D 印刷成為快速發展的新技術。
噴墨印表機噴出來的墨水是液體，3D 印刷的材料是固體，要從噴頭噴出來先要加熱熔化成液體，加熱的溫度多高於 200°C，上面所列出的材料多是塑膠類，塑膠加熱就會產生揮發性的化合物，所用的奈米材料，也會散發出微小的顆粒，這些「副產品」都會在空中飄浮。3D 印刷是用這些材料堆積成型，所需時間往往以小時計，累積了大量的飄浮物，吸入肺部會造成浸潤傷害。這是日前在「風險分析學會」年會發表的研究報告。
美國環保署在會中發表研究報告，從材料製作的微粒排放量，到實際印刷的排放量，以及模擬 3D 印刷污染對不同年齡層級的影響，發現材料製作與實際印刷的排放量相同，所排放微粒對九歲以下兒童的肺部，占的有害面積最大。國家職業安全與健康研究所也提出報告，用 ABS 做材料在 3D 印刷時的排放，人體吸入對肺有中度的毒性，而對老鼠僅有輕度的毒性。
3D 印刷固然對周遭的環境製造不良空氣，但也可以污染環境，許多塑膠與奈米材料在印刷的時候，所散出的微小顆粒、或稱做奈米顆粒，隨空氣飄浮到土壤與水裡，被植物與魚類吸收，存在於生物組織。杜克大學的學者把塑膠分割成小塊讓魚吃下去，用生物學的基質釋放因子 (MRF) 來估算塑膠所釋放奈米顆粒的數值，這樣每當物件分解，就可以預估所產生奈米顆粒的比例，作為日後訂定法規的參考。
3D 印刷是在一個平台上堆積材料製成物件，釋出材料的噴頭是在平面上多方向的移動，現在有新的技術可以讓物件在空中製成，噴頭立體移動，不需要平台。像哈佛的 3D 印刷機，噴頭用一根銀線以雷射照射，而整個印刷機可以旋轉，加上噴頭的 XYZ 軸立體移動，來尋找噴灑的位置，逐漸把物件在空中製成。
3D 印刷已經普及到家庭了，電腦旁放一台印表機不當一回事，放一架 3D 印刷機才夠時髦。疫情居家，無論是製作一個需要的工具，或僅是發揮創意來消磨時間，專家們要大家務必遵守四原則：在通風的環境操作，噴頭溫度設到下限，印製的時候遠離，採用低排放的機器與材料。有一個誤解，PLA 是植物性原料製成，所以最環保，事實正好相反，PLA 排放的物質有害健康。
環保署學者 Peter Byrley 說，至今大家還不太知道 3D 印刷對環境的害處，所做研究就是提高讓大家警覺，尤其對兒童的敏感要特別留意。至於 3D 印刷的功績，自然是毋庸置疑。
|
