3D-Drucker Beim Drucken entsteht Feinstaub

Von Christian Meier 

Beim Schmelzen und Spitzen von Plastikfiguren entstehen ultrafeine Partikel. Schadet dieser Feinstaub der Gesundheit? Nach einer ersten Untersuchung raten Forscher dazu, 3-D-Drucker nicht unbedingt im unbelüfteten Büro zu betreiben.

Ein 3-D-Drucker der Firma Makibox: Forscher haben nun untersucht, wie viel Feinstaub entsteht, wenn man 3-D-Drucker zu Hause oder im Büro laufen lässt. Foto: Makibox
Ein 3-D-Drucker der Firma Makibox: Forscher haben nun untersucht, wie viel Feinstaub entsteht, wenn man 3-D-Drucker zu Hause oder im Büro laufen lässt. Foto: Makibox

Stuttgart - Beim Betrieb von Laserdruckern wird Tonerstaub in die Luft geblasen, und auch 3-D-Drucker setzen feine Partikel frei. Die Drucker für den Heimgebrauch verarbeiten meist Kunststoff. In fester Form wird das Plastik in eine Düse gepresst, die es schmilzt und es auf die Unterlage spritzt. Dabei wird die Düse wie ein Schreibstift gelenkt, so dass Schicht für Schicht komplex geformte dreidimensionale Produkte entstehen.

Bei diesem Prozess wird eine große Menge an Ultrafeinstaub-Partikeln in die Umgebung abgegeben, wie eine Studie des Illinois-Institut für Technologie in Chicago und des französischen Nationalen Instituts für Angewandte Wissenschaften in Lyon jetzt herausfand. Da die meisten kommerziell erhältlichen 3-D-Drucker keine Partikelfilter enthielten, sei bei ihrem Einsatz in unbelüfteten Räumen Vorsicht angebracht, schreiben die Forscher um Brent Stephens. Sie beziehen sich dabei auf Bedenken allgemeiner Art: Die Partikel sind kleiner als 100 Nanometer (Millionstelmillimeter) und dringen bis in die Lungenbläschen vor. Von dort kann ein Teil von ihnen ins Blut gelangen. Von den Atemwegen können sie über den Riechnerv auch in das Gehirn eindringen.

Es gibt auch einige Studien, die auf gesundheitliche Risiken hinweisen. So zeigten Studien, dass an Tagen mit erhöhter Konzentration von Ultrafeinstaub, der beim Verbrennen von Öl, Gas oder Benzin entsteht, mehr Todesfälle infolge von Herz-Kreislauf- und Atemwegserkrankungen und Krankenhauseinweisungen wegen Schlaganfällen auftreten.

Ultrafeinstaub ist nicht gleich Ultrafeinstaub

Doch Ultrafeinstaub ist nicht gleich Ultrafeinstaub, denn der Begriff bezieht sich nur auf die Partikelgröße, sagt aber nichts über die stoffliche Zusammensetzung der Partikel aus. Und Forscher nehmen an, dass diese auch eine Rolle für die Giftigkeit der Partikel spielt. Beim 3-D-Druck werden häufig die Kunststoffe Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) und die bioabbaubare Polymilchsäure (PLA) eingesetzt. Die Forscher um Stephens haben nicht bestimmt, woraus die freigesetzten Partikel bestehen, sondern nur deren Anzahl gemessen. Dass ein gesundheitliches Risiko beim 3-D-Drucken in unbelüfteten Räumen vorliegt, lässt sich daher aus der vorliegenden Studie nicht ableiten.

Andere Forschungsergebnisse weisen dennoch darauf hin, dass die Partikelemissionen erhitzter Kunststoffe bedenklich sein könnten. Dämpfe, die beim Schmelzen von Teflon bei 480 Grad entstehen und ebenfalls ultrafeine Partikel enthalten, haben Versuchsratten in kurzer Zeit getötet. Und auch die Emissionen von erhitztem ABS wirkten toxisch auf Ratten. Die Emissionen enthalten neben den Partikeln aber auch gasförmige Stoffe, die zur Toxizität beitragen könnten.

Allzu sehr überrascht die Partikelemission der 3-D-Drucker indes nicht. Denn der zugrunde liegende Prozess ist aus der Industrie bekannt, und man weiß seit Langem, dass dabei Ultrafeinpartikel frei werden. Stephens Team hat die Partikel nun erstmals gezählt. Dazu haben sie fünf 3-D-Drucker in einem klimatisierten Büro betrieben und die Zahl der emittierten Partikel mit in zwei Meter Entfernung installierten Zählgeräten bestimmt. Beim gleichzeitigen Betrieb aller fünf Drucker erhöhte sich die Zahl der Ultrafeinpartikel im Raum um das 30-Fache.

Die Emissionen sind mit denen von Laserdruckern vergleichbar

Beim Drucken mit ABS stieß ein einzelner Drucker rund 200 Milliarden Ultrafeinpartikel pro Minute aus, wurde PLA verwendet, war es nur ein Zehntel davon. Nach Beenden des Druckens nahm die Partikelzahl im Büro nach rund zwei Stunden wieder das Normalmaß an. Dafür sei der Luftaustausch sowie das Absetzen der Partikel auf Oberflächen von Möbeln verantwortlich, schreiben die Forscher.

Die Menge der erzeugten Ultrafeinpartikel ist vergleichbar mit Partikelemissionen beim Kochen. Das Braten mit einer elektrischen Bratpfanne setzt die gleiche Anzahl von Ultrafeinpartikeln frei wie das 3-D-Drucken mit PLA, das Grillen auf einem Gas- oder Elektroherd auf niedrigen Stufen bewirkt eine ähnliche Partikelemission wie das Drucken mit ABS. Vergleichbar ist der Partikelausstoß auch mit dem von Laserdruckern, der mit Atemwegserkrankungen in Verbindung gebracht wird. Ein konkretes Risiko lässt sich zwar nicht aus der aktuellen Studie ableiten, doch das Resultat zeige, dass weitere Untersuchungen nötig seien, schreiben die Wissenschaftler. Das sieht auch der 3-D-Drucker-Experte Wolfgang Dorst vom IT-Branchenverband Bitkom so: „Wie alle neuen Technologien müssen auch 3-D-Drucker auf mögliche Risiken untersucht werden.“