化学洞察研究所与Khaos基金会的联合研究显示，教室中的3D打印机可能增加室内污染物，但采用低排放设备时健康风险仍然较低。这项发表于《建筑与环境》期刊的研究，重点分析了学校中使用的熔丝制造3D打印机对室内空气质量的影响。这类打印机在熔化聚乳酸（PLA）和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）等热塑性材料时，会向空气中释放颗粒物（PM）和挥发性有机化合物（VOCs）。

研究团队在K-12中小学及一所大学（据致谢信息推测为佐治亚州立大学）开展了空气监测，重点关注未专门设计排放处理设备的普通教室。通过使用粒径分析仪和气相色谱仪，他们精确测量了打印前、中、后三个阶段的空气质量，并与未放置打印机的对照教室进行对比。

3D打印如何影响空气质量

研究负责人钱张博士指出：打印过程会暂时提升小于100纳米的超细颗粒物水平，但这种增长持续时间很短。PM2.5和PM10等较大颗粒物则未出现显著变化。在打印过程中，空气中颗粒物总数会根据线材类型和通风条件增加1-4倍，但打印停止后浓度通常能恢复至背景水平。

具体而言，ABS材料产生的PM2.5略高，PLA则生成更多超细颗粒。尽管存在这些增长，总体颗粒物浓度仍远低于美国环保署和世界卫生组织的空气质量标准。研究还发现，教室内的日常活动（如人员走动或清洁）本身也会独立引起颗粒物水平波动。

在所有监测点共检测到200多种VOCs，其种类因打印机型号、线材类型和教室环境而异。常见化学物质包括乙醛、甲苯、壬醛、八甲基环四硅氧烷（D4）及苯乙烯，这些均已被前人研究认定为3D打印排放物。而硅氧烷和醇类等其他化合物则被追溯至教室使用的清洁剂和个人护理产品。

打印期间总挥发性有机物浓度有时会翻倍，但关闭打印机后通常快速下降。在多数场景下，重点关注化学物的浓度仍低于健康参考限值。甲醛是唯一在兩所学校中超出参考标准的物质，作者指出其更可能来源于建筑装修材料或其他室内污染源。

现实环境与标准测试的差异

研究人员将实地测量结果与ANSI/CAN/UL 2904排放标准下的密闭舱测试数据进行对比，发现教室中9%-41%的VOCs与舱内测试结果吻合，表明实际环境还存在通风差异、背景化学源等额外变量。

溯源分析显示，3D打印贡献了打印教室总VOCs浓度的三分之一至过半。仅考量重点关注化学物时，3D打印的贡献最高达79%，主要为醛类、碳氢化合物和硅氧烷。尽管存在这些排放，其浓度仍低于健康基准值。

研究特别强调了通风系统和空气净化设备定期维护的重要性。某些教室虽持续运行便携式空气净化器，但滤网更换缺乏计划记录，这可能影响实际净化效果。

排放控制技术进展

鉴于3D打印过程中熔融烧结等工艺会释放形态、尺寸和气味各异的空气污染物，专业企业已开发出针对性解决方案。便携式烟气净化系统制造商BOFA International专门为增材制造行业开发了系列产品，可有效降低打印过程中有害物质的暴露风险。

2021年，该公司与法国3D打印机供应商Atome3D达成分销协议，提供3D PrintPRO系列空气过滤装置。这些系统能集成至第三方3D打印机，有效捕获运行中产生的潜在有害烟尘和颗粒物。

全球科研共识

超细颗粒物和VOCs的潜在健康风险已获广泛认知，美国国家职业安全卫生研究所等机构专门发布了3D打印安全指导文件。首尔大学研究人员曾系统分析喷嘴温度对熔丝制造打印过程中有害颗粒物释放的影响；美国环保署科学家则重点研究了碳纤维增强ABS等复合材料在打印过程中的VOCs排放特征，为行业风险管理提供了科学依据。

研究总体结论表明，在教室正常使用1-2台经认证的低排放3D打印机不会构成显著健康风险，但空气质量实际效果仍取决于教室空间、通风条件及日常活动强度。建议通过持续监测和遵循排放标准来保障师生室内环境安全。