Rodney Weber, professeur à la Georgia Tech School of Earth &Atmospheric Sciences, se tient dans son laboratoire aux côtés de plusieurs imprimantes 3D grand public. Crédit :Allison Carter
Les imprimantes 3D grand public ont gagné en popularité ces dernières années, mais les particules émises par ces appareils peuvent avoir un impact négatif sur la qualité de l'air intérieur et ont le potentiel de nuire à la santé respiratoire, selon une étude menée par des chercheurs du Georgia Institute of Technology et de l'UL Chemical Safety.
Pour l'étude, qui a été publié le 12 septembre dans la revue Sciences et technologies de l'environnement et parrainé par Underwriters Laboratories, Inc. (UL)., les chercheurs ont collecté des particules émises par des imprimantes 3D et ont effectué plusieurs tests pour évaluer leur impact sur les cultures de cellules respiratoires.
"Tous ces tests, qui ont été faites à fortes doses, ont montré qu'il existe une réponse toxique aux particules de différents types de filaments utilisés par ces imprimantes 3D, " a déclaré Rodney Weber, professeur à la Georgia Tech School of Earth &Atmospheric Sciences, qui a dirigé la recherche.
L'étude faisait partie d'un projet de recherche pluriannuel visant à caractériser les émissions de particules par les imprimantes dans un environnement contrôlé et à identifier les mesures qui pourraient être prises par les fabricants et les utilisateurs d'imprimantes 3D pour réduire les risques de dommages. Alors que des études antérieures s'étaient concentrées sur la quantification des particules émises, cette fois, les chercheurs ont examiné de plus près la composition chimique des particules et leur potentiel de toxicité.
Les imprimantes 3D fonctionnent généralement en faisant fondre des filaments de plastique, puis en déposant la masse fondue couche sur couche pour former un objet. Chauffer le plastique pour le faire fondre libère des composés volatils, dont certains à partir de particules ultrafines qui sont émises dans l'air à proximité de l'imprimante et de l'objet.
Dans des recherches antérieures, l'équipe a constaté que généralement plus la température requise pour faire fondre le filament est élevée, plus il y avait d'émissions. Par conséquent, filaments plastiques d'acrylonitrile butadiène styrène (ABS), qui nécessitent une température plus élevée pour fondre, produit plus d'émissions que les filaments en acide polylactique (PLA), qui fondent à plus basse température.
Pour tester l'impact des émissions sur les cellules vivantes, les chercheurs se sont associés à l'Institut des sciences Weizmann en Israël, qui a exposé les cellules respiratoires humaines et les cellules du système immunitaire du rat à des concentrations de particules provenant des imprimantes. Ils ont découvert que les particules d'ABS et de PLA avaient un impact négatif sur la viabilité des cellules, ce dernier provoquant une réponse plus toxique. Mais ces tests ne reflétaient pas les expositions réelles
Les chercheurs ont également effectué une analyse chimique des particules pour mieux comprendre leur toxicité et permettre des comparaisons avec la toxicité des particules trouvées dans les environnements urbains extérieurs. L'analyse, appelée potentiel oxydatif, simule la réponse toxique qu'un aérosol aurait sur les organismes cellulaires.
"Les tests de toxicité ont montré que les particules de PLA étaient plus toxiques que les particules d'ABS sur une comparaison par particule, mais parce que les imprimantes ont émis tellement plus d'ABS, ce sont les émissions d'ABS qui finissent par être plus préoccupantes, " Weber a dit. " Pris ensemble, ces tests indiquent que l'exposition à ces particules de filament pourrait au fil du temps être aussi toxique que l'air dans un environnement urbain pollué par des émissions de véhicules ou d'autres.
Une autre conclusion de l'étude était que les particules d'ABS émises par les imprimantes 3D avaient des caractéristiques chimiques différentes de celles du filament ABS.
"Lorsque les entreprises de filaments fabriquent un certain type de filament, ils peuvent ajouter de faibles pourcentages en masse d'autres composés pour obtenir certaines caractéristiques, mais ils ne divulguent généralement pas ce que sont ces additifs, " Weber a déclaré. "Parce que ces additifs semblent affecter la quantité d'émissions pour l'ABS, et il peut y avoir une grande variabilité dans le type et la quantité d'additifs ajoutés à l'ABS, un consommateur peut acheter un certain filament ABS, et il pourrait produire beaucoup plus d'émissions que celui d'un autre fournisseur. »
L'étude a également examiné quels types de scénarios environnementaux intérieurs les émissions d'une imprimante 3D auraient le plus d'impact. Ils ont estimé que dans un bâtiment commercial comme une école ou un bureau, une meilleure ventilation limiterait le degré d'exposition aux émissions. Cependant, dans un cadre résidentiel typique avec une ventilation moins efficace, l'exposition pourrait être beaucoup plus élevée, ils ont rapporté.
« Ces études montrent comment les émissions de particules et de produits chimiques des imprimantes 3D peuvent entraîner des risques d'exposition aux polluants non intentionnels, et nous sommes heureux de partager cette recherche afin que des mesures puissent être prises pour réduire les risques pour la santé, " dit Marilyn Black, conseiller technique principal pour UL.
En attendant, certaines mesures peuvent être prises par les exploitants d'imprimantes 3D pour réduire leur impact sur la qualité de l'air.
