爆燃事故再敲警钟：3D打印不断增速，但安全问题依然不容忽视

全面发展的3D打印

不断扩大的材料选择

受益于3D打印技术的进步以及市场需求的爆发，3D打印行业进入快速成长期，进而也拉动与其相关的3D打印机附件、3D打印材料以及3D打印服务等产业链的发展。特别是3D打印材料产业规模不断扩大，种类日趋丰富，正成为3D打印技术的重要推动力。

随着3D打印技术的深入发展与融合，不仅可用于模具制造、工业设计等领域制造模型，还逐渐用于一些产品的直接制造，市场规模快速扩增。数据显示，2020年世界3D打印市场规模约为154亿美元，中国3D打印规模约为44亿美元，预计2023年世界3D打印市场规模有望达到349亿美元。

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据不完全统计，3D打印技术的行业应用主要分布于消费电子、汽车、模具、医疗以及航空航天、建筑、船舶、核工业、科研等领域；根据具体应用环节来看，3D打印技术目前主要用于设计样品、展示模型及模具的生产制造，并成为产品设计、修复和快速原型制造的重要实现方式。

从供应领域来看，目前3D打印收入规模较大的也主要聚焦于工业级领域。根据初步统计显示，2020年3D打印相关业务收入过亿的中国企业有29家，其中工业级的有16家，占57%；消费级的12家，占43%。随着3D打印规模化的深入，设备和材料都越来越成熟和稳定，尤其是3D打印材料的品类日趋丰富。而目前3D打印的材料主要有光敏树脂材料、工程塑料材料、金属材料、陶瓷材料、生物材料、橡胶材料、石墨烯材料等这几大类，并且这些材料备选还在不断的扩大~

全新进展

用废弃玻璃打印出沙子

混凝土是一种非常受欢迎的建筑材料，以至于它的关键成分沙子，越来越短缺。因此，科学家们现在正在探索用玻璃废料代替沙子的可能性。否则，这些玻璃废料最终只能进入垃圾填埋场。在最新的研究中，新加坡南洋理工大学的研究人员寻求使用不可回收玻璃，将其用作 3D 打印混凝土结构中常用的沙子的替代品。毕竟，玻璃是由二氧化硅制成的，二氧化硅是沙子的主要成分。

科学家们将玻璃废料粉碎成五种不同大小的碎片—粗、中、细、超细和 " 月尘 " —以取代用作混凝土骨料的沙子和砾石。然后，他们再将磨砂玻璃与混凝土的其他两种成分水泥和水混合。最后，将混合物通过现有的 3D 打印机的喷嘴挤出，形成了一个40 厘米高的 L 形混凝土工作台。

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混凝土固化后，科学家发现其强度与传统的含沙混凝土相似。研究人员指出，浇注的混凝土在固化之前没有变形或塌陷，而且它的流动性足以轻松流过打印机喷嘴。此外，这种方法制造出来的沙子还有一个额外的好处，那就是不会吸收那么多的水，因为在制造混凝土的时候需要的水很少。研究人员表示，3D 打印玻璃废料，可用于替代混凝土中高达 100% 的沙子，因此在建筑和施工中有着非常好的前景。

中南大学实验室铝粉爆燃

3D打印安全问题不容忽视

4月20日，中南大学材料科学与工程学院发生一起爆燃事故，一名博士研究生受伤。而此次中南大学发生的痛心事件让我们对3D打印相关的实验安全性敲响了警钟，无论对于制粉还是3D打印工艺实验相关。2013年，美国马萨诸塞州沃本市的 Powderpart Inc. 公司发生金属粉尘爆炸，一名当时独自在工厂工作的工人被三度烧伤，现场至少有一台使用可燃金属粉末的3D打印机。除此之外，国内也出现过与金属3D打印相关的危险事件。

3D打印的重要材料——钛和铝等均是活泼金属，这些材料可燃，因此会像粉尘一样爆炸。钛和铝的燃烧速度也非常快，并会产生极高的温度和压力，因此需要格外小心。与粉尘相关的危害程度在很大程度上取决于相关材料的数量及其在该数量下的行为。粉尘爆炸是由悬浮在封闭空间中的颗粒快速燃烧引起的。当这些颗粒与火花、明火、过热的表面或机器放电接触时，就会发生爆炸。

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金属3D打印的从业人员要考虑所使用的集尘器或吸尘器中混合的材料，会不会引发铝热反应，是否配备了D类灭火器等等。实际上，金属3D打印的每个阶段都会产生不同的污染源（或物质）进而会造成特定的危害。金属3D打印用的金属粉末，粒径分布通常为几十微米，可被吸入肺或肺泡。对于低密度的钛、铝及其合金都是反应性金属，风险尤其大，必须受到粉尘浓度的特定限制；其他金属粉末，如钢或其他含镍合金，则被危险物质指令分类为致癌、致突变和生殖毒性材料。对粉末颗粒的长期接触和吸入会给操作人员身体健康带来一定隐患。

不仅如此，在组件的打印过程中危险同样存在，熔化过程产生的废气除一部分会被带入过滤系统，仍可能有一部分被排出到打印系统的外置空间，从而造成室内环境的污染。随同废气的排出，一部分惰性气体如氮气尤其是氩气，也是风险的来源。设备的维护过程，如过滤系统的清洁，其中的粉尘、灰烬比金属颗粒更加细小，若处理不当，很可能会因为成分的稳定性问题发生火灾甚至爆炸。

金属3D打印保护

安全刻不容缓

基于对SLM工艺过程的整体评估，德国Bayreuth大学开发并评估了粉末防护的特定方案，其重点在于安全防护反应性材料Ti6AlV4。为减少危害而采取的保护措施由STOP原则确定优先级顺序，实施策略要基于流程、地点以及员工保护等关键因素。

金属粉末的处理必须格外小心，并且在可能的情况下，应在保护性气氛中进行。目前，全封闭的工艺流程正在被设备制造商所重视，以SLM Solutions为代表的金属打印机品牌商从粉末的灌装、清理甚至中途加装等所有流程均实现了全封闭操作，这种空间分割或封装最大程度的减少了粉尘的暴露和危害。在这种情况下，3D打印手套箱就成为了一种优先的设备选择。

（大型金属3D打印手套箱）

3D打印安全保护

3D打印技术作为一项前沿性、先导性非常强的新兴技术，对传统制造业的工艺改造和新材料的广泛应用具有颠覆性的意义和作用。我们制造的3D打印手套箱（增材制造保护手套箱）针对航空航天特殊零部件的加工所需要的环境而设计的：3D打印设备一般采用送粉成型或铺粉成型两种，每种成型设备其需要的手套箱设计要求不同，为此需要啊根据不同需求来设计手套箱提供可靠的解决方案。

金属3D打印惰性气体保护系统是一套高性能、高品质的自动吸收水、氧分子的超级净化防护手套箱，提供一个纯化工作环境需求的密闭循环工作系统，可以满足特定清洁要求应用的1ppm的O2和H2O惰性的氛围环境。实现了将选择性激光溶化装置本体放置在一密封箱体内，该密闭箱体与多级粉尘手机装置和风循环装置形成闭环，氩气在该闭环内循环，系统中的气氛水含量达到小于1PPM指标，氧含量达到小于1PPM指标，实现超高纯工作气氛的环境，加工的产品可直接应用，减少再处理环节，是一套满足科研开发而设计的经济型循环净化系统。

（大型金属3D打印手套箱）

技术优势

●解决3D打印手套箱大体积密封的可靠性。

●解决3D打印手套箱信号线及动力线高度集成进箱密封防干扰问题。

●解决3D打印手套箱工作时烟尘净化问题及过滤器更换周期及寿命问题。

●人性化专业化设计，箱体外形美观，箱体上大型门的密封性极好，开启方便简单。

●解3D打印手套箱送粉器送粉进气或铺粉设备镜头吹气与手套箱箱体压力控制。

再先进的技术、生产、工艺制造

都要以安全为基本前提

希望事故不要再次上演

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