Škodí 3D tisk lidem i planetě?

Od počátku boomu 3D tisku a jeho oslavy jako ekologičtější formy výroby uplynulo slušných pár let, dost na to, aby se výzkumníci stihli podívat, jestli takovou formou opravdu je. O několik studií později jsme skutečně trochu chytřejší, nicméně výzkum zabývající se 3D tiskem je stále relativně mladý a relativně málo početný. Na definitivní závěry a jednoznačná doporučení si budeme muset ještě několik let počkat, nicméně není na škodu si shrnout, co víme už teď.

Spotřeba materiálu a recyklace

Princip 3D tisku spočívá v pokládání filamentu o šířce v řádu desetin milimetrů přesně tam, kde ho chcete mít, čímž se využije pouze materiál, který je opravdu potřeba. Tedy skoro. I 3D tisk produkuje odpadový materiál v podobě podpěr, zmetků, atd. (obzvláště vícebarevný tisk). Stále se ovšem dá říct, že oproti množství odpadu např. z průmyslového odlévání plastu jsou podpěry a zmetky ta lepší varianta.

[náš odpad]

Kde už 3D tisk pokulhává více je recyklace. Většina materiálů běžně používaných do filamentů není recyklovatelná, tedy alespoň ne vhozením do žlutého kontejneru s ostatními plasty z domácnosti. Materiály pro tisk jsou tvořeny polymery, které nemůžeme tavit a znovu tvarovat donekonečna. Zbytky z 3D tisku se dají rozdrtit, natavit a znovu navít na cívku jako nový filament, ale takové vybavení doma většina makerů nemá (jako třeba drahá zařízení v tomto videu). Filamenty ztrácejí na kvalitě s každým cyklem zahřívání a proto může být při takové recyklaci stejně nutné zbytky “obohatit” novým, nepoužitým filamentem.

Jak roste zájem o 3D tisk, narůstá i množství výzkumů a zrychluje se vývoj nových, lepších materiálů. A to i těch, které jdou snadněji rozložit v přírodě, jako např. PLA(polylactic acid). Další variantou je využití zbytků k výrobě něčeho dalšího, u čeho nám tolik nezáleží na detailech. Tím se zabývají třeba Plastic Guys, česká firma zpracovávající termoplasty na výrobu desek, které lze použít jako stoly, dekorace nebo obklady.

[PG stůl]

Uhlíková stopa

Fajn, filamenty se teoreticky dají recyklovat. Ale co energie nutná pro chod takové 3D tiskárny?

Například při využití v dodavatelských řetězcích 3D tisk představuje výrazné plus. Tradiční výroba je mnohdy závislá na překonávání velkých vzdáleností a skladování jednotlivých částí finálního produktu. Fabriky se specializují pouze na určitou část výrobního procesu - plastové součástky, elektronika i finální balení do krabice třeba takové lampy většinou probíhá v různých továrnách, často po celém světě.

S 3D tiskem je potřebné kusy do výroby možné tisknout přímo v místě, kde jsou dále potřeba, čímž se lze vyhnout emisím CO2 při přepravě i možnému odpadu nepoužitých kusů, pokud má dodavatel vyšší minimální objednatelné množství než potřebujeme.

Názory i studie se ale různí. Třeba ve výrobě pneumatik, jak zjistila tato studie z roku 2023, by 3D tisk mohl snížit uhlíkové emise až o 10%. Ve studii porovnávající např. energie spotřebované na výrobu léčiv byla ale spotřeba 3D tisku srovnatelná s tradiční výrobou. Tradiční výrobu je jednodušší rozšířit bez nutnosti zvýšení spotřeby energie ve stejném poměru, na každý kus tak lze energie šetřit. Výsledkem je, jak to tak vypadá, že prozatím je některé procesy ve výrobě ekologicky přívětivější řešit aditivními technologiemi jako 3D tisk a některé procesy je lepší ponechat tradiční výrobě (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666412721000131).

Dopad na zdraví

Potenciálním rizikem částic z 3D tisku se výzkumníci aktivně zabývají už téměř 10 let. Na konci minulého roku vydal americký Chemical Insights Research Institute studii o rizicích částic a těkavých organických sloučenin (VOC) emitovaných během 3D tisku.

V analýze dat autoři zjistili, že vystavení částicím z 3D tisku může být srovnatelné nebo vyšší v porovnání s jinými domácími aktivitami jako vaření nebo spalování paliv. Mezi studovanými materiály ABS a HIPS produkovaly nejvíce částic, zatímco PLA, PETG a PVA produkovaly méně.

[stock pic]

Co se týče VOC, autoři detekovali 111 takových látek, které ovlivňují kvalitu ovzduší a mohou škodit zdraví, mezi nimi převážně aromatické sloučeniny, jako aldehydy, alkoholy a další. Nejhůře na tom s výskytem těchto látek byly ABS, PLA a nylonové materiály.

Výzkumníci dospěli k závěru, že 3D tisk představuje zdravotní riziko kvůli kombinaci mikročástic a emitovaných nebezpečných chemikálií. Takové částice a výpary mohou vyvolávat záněty, buněčnou smrt a oxidační stres (Zhang et al., 2019).

Co si z toho má běžný maker odnést?

Odpadu a nepovedeným tiskům se úplně vyhnout nelze, ale lze je minimalizovat správným nastavením a kvalitou tiskárny. Jestli rádi tisknete, ale chcete ulehčit planetě, tiskněte věci za dobrým účelem. Pokud vám to peněženka a typ výrobku dovolí, vybírejte materiály, které je snazší recyklovat, nebo své zbytky dále zpracujte.

Co se týče částic a škodlivých látek při tisku, koncentrace závisí na mnoha faktorech jako teplota, šířka trysky extruderu, výrobce filamentu nebo i barva, a tyto faktory mohou způsobovat výrazné rozdíly ve finální rizikovosti 3D tisku. O kolik zvyšuje 1 hodina 3D tisku riziko vážných zdravotních dopadů oproti třeba procházce po rušné ulici?

Jak moc se zjištěními takových studií řídit je samozřejmě na každém z nás. Někteří makeři se těmto závěrům zasmějí s tím, že podobných škodlivin do sebe dennodenně dostáváme spoustu v situacích, kterým se nemůžeme vyhnout a tudíž efekt z 3D tisku je z jejich pohledu zanedbatelný. Jiní jsou na své zdraví choulostivější a ochranná opatření by doporučili i při minimálním tisknutém množství.

Pokud máte prostor a čas se zabývat optimalizací tisku pro snížení rizika, můžete