China produce anual milioane de imprimante 3D pentru consumatori și le vinde în toată lumea, o parte relativă dintre acestea fiind folosită de utilizatori în casele sau birourile lor.Întrebarea este, cum este siguranța imprimării 3D?
Când aerul este umplut cu mirosul minunat de plastic care se topește, tocmai în acest moment imprimantele 3D lucrează din greu. Dar poate că ați văzut știrea că imprimarea 3D a fost toxică în mass-media anul trecut și trebuie să vă fi îngrijorat: „Cât de nocive sunt aceste gaze emise de imprimantele 3D pentru corpul uman? Dacă puneți o imprimantă 3D în dormitor și lăsați ruleaza peste noapte, va fi daunator organismului uman.Este daunator organismului?Va afecta sanatatea angajatilor daca imprimanta 3D este plasata la birou?
Din ce sunt compuse aceste gaze? Va provoca cancer?
Studiile au arătat că toate imprimantele 3D (acest articol analizează în principal imprimantele 3D FDM/FFF, iar termopolimerizarea și alte tehnologii vor fi urmate în etapa ulterioară) vor produce emisii la imprimare, dintre care unele sunt inofensive, dar au mirosuri, care sunt cauzate de încălzirea materialului Produse ulterior, altele pot fi periculoase pentru sănătate. Pentru a aprecia dacă aceste emisii sunt sigure, acordați o atenție deosebită nivelurilor de particule (PM) și compuși organici volatili (COV) emise de imprimante.
Particule inhalabile (PM): De obicei, particulele inhalate de oameni se vor acumula în plămâni. Dacă nivelul de particule este prea mare, va provoca boli respiratorii, cum ar fi astmul. Pe lângă imprimantele 3D, aceste particule apar și în viața de zi cu zi, cum ar fi evacuarea mașinilor, arderea incendiilor, etc. PM2.5 este, de asemenea, un indice de poluare căruia îi acordăm adesea atenție în viața de zi cu zi.
Compuși organici volatili (COV): COV, cum ar fi formaldehida, sunt adesea deosebit de îngrijorătoare atunci când renovați sau cumpărați o mașină. Anul trecut, după cum au spus știrile aferente, unele COV de la imprimantele 3D sunt cancerigene, dar toxicitatea acestor emisii nu a fost studiată pe deplin, iar investigația este încă în desfășurare.
Deși investigații detaliate sunt încă în curs de desfășurare, amploarea pericolului pentru oameni din emisiile de FDM depinde de mediul de operare și de timpul de expunere. Un studiu din 2021 a constatat că expunerea umană la emisii timp de o oră sau mai puțin nu are efecte asupra sănătății. Dar cei care lucrează mai mult de 40 de ore pe săptămână în jurul imprimantei sunt expuși riscului de a dezvolta probleme respiratorii. Regiunea în tonuri de gri între 1 oră și 40 de ore mai trebuie să fie verificată în continuare prin experimente.
În timp ce datele și concluziile despre copii sunt, de asemenea, studiate, trebuie să acordăm mai multă atenție la ceea ce se întâmplă în școli, în special în laboratoarele de inovare a imprimării 3D din școli. Un studiu al Agenției pentru Protecția Mediului din SUA (EPA) privind emisiile imprimantelor 3D sugerează că copiii pot fi deosebit de vulnerabili la emisiile imprimantelor 3D. Studiul a constatat că copiii cu vârste cuprinse între 9 și 18 ani aveau o suprafață mai mare a plămânilor acoperită de particule după inhalarea particulelor emise de imprimarea 3D, comparativ cu adulții. EPA consideră că acest lucru poate fi legat de curiozitatea și preferința mai mare a copiilor pentru contactul strâns cu capul de imprimare și că tracturile respiratorii ale copiilor sunt încă în stadiu de dezvoltare și sunt susceptibile la infecție.
Cum să reduceți posibilele riscuri pentru sănătate atunci când utilizați imprimante 3D
Folosiți material cu emisii scăzute (cum ar fi PLA) și alegeți fir original sau de marcă
În primul rând, cel mai mare factor care afectează emisiile FDM sunt consumabilele. Potrivit mai multor studii efectuate de Agenția pentru Protecția Mediului din SUA (EPA) și alte departamente, tipul de consumabile are un impact crucial asupra emisiilor, în funcție de materiile prime utilizate de producător și de procesul intermediar de sinteză - consumabile diferite conțin întăriri diferite. , coloranți și alți aditivi, care sunt afectați diferit de topitură la cald. Administrația SUA pentru Alimente și Medicamente (FDA) a declarat recent, de asemenea, „Pe măsură ce aplicarea tehnologiei de imprimare 3D devine din ce în ce mai extinsă, este necesar să se investigheze impactul aditivilor consumabili asupra sănătății umane. În viitor, FDA va continua să investighează alți aditivi și caracteristicile conexe ale compușilor organici volatili și ale particulelor și au fost emise standarde relevante.”
Majoritatea cercetărilor actuale ale FDA se concentrează pe cele trei consumabile cele mai comune - ABS, PLA și nailon, ABS fiind în general clasificat ca un material cu emisii mari. Când este utilizat ABS, o cantitate mare de PM și COV va fi generată la început, iar apoi emisiile vor fi stabile pe tot parcursul procesului de imprimare. După cum sa menționat mai sus, deoarece COV-urile emise se vor combina rapid cu particulele și vor deveni una, principalele emisii ulterioare care sunt generate continuu sunt practic particulele. Materialele PLA și nailon emit mai puține emisii decât ABS atunci când sunt utilizate. Aceste materiale generează, de asemenea, cantități mari de particule la prima utilizare, dar nu emit continuu. Deci, în general, numim aceste materiale materiale cu emisii scăzute.
Totodată, au mai observat că emisia de PLA va fi afectată de marca de consumabile. Calitatea consumabilelor de diferite mărci este neuniformă, iar emisia unor PLA este chiar aproape de emisia ABS. Rodney Weber, cercetător la Institutul de Tehnologie din Georgia, a descoperit acest lucru după ce a efectuat experimente cu privire la emisiile de consumabile încă din 2017 și a îndemnat utilizatorii să fie precauți cu privire la cumpărarea de consumabile ieftine, fără licență. El a spus: „Am descoperit că imprimarea cu filamente mai ieftine a produs o concentrație mai mare de aerosoli decât utilizarea filamentelor fabricate sau recomandate de mărci originale sau binecunoscute. Deși PLA este fabricat din materiale biodegradabile precum amidonul de porumb, noi și Asociația Aerosolilor am descoperit că unele PLA emit particule și compuși care sunt chiar mai toxici decât ABS.Dar deoarece PLA produce aceste substanțe nocive doar la începutul tipăririi, în timp, consumabilele ABS emit Toxicitatea materialului va depăși treptat toxicitatea emisiilor consumabile PLA .
Optimizarea setărilor: duză mai fină, temperatură mai scăzută a duzei și alege cel mai bun efect
În al doilea rând, parametrii hardware variază de la producător la producător, iar acești parametri pot afecta emisiile. În special atunci când utilizați filament PLA și filament de nailon, influența mărcii și parametrilor imprimantei este mai evidentă. Unele setări au, de asemenea, un impact uriaș asupra ratelor de emisie de PM și COV.
Universitatea de Tehnologie din Brno a efectuat un studiu în care cercetătorii au comparat efectul setărilor imprimantei asupra materialelor ABS, PLA, PET și TPU. Rezultatele arată că atunci când alegem setările optime de imprimare, putem asigura o imprimare de succes minimizând în același timp emisiile; în același timp, când temperatura duzei este setată mai scăzută, materialul va produce mai puține emisii. Prin urmare, din punct de vedere al sănătății respiratorii, cercetătorii recomandă utilizatorilor de imprimante să seteze cea mai scăzută temperatură posibilă a duzei, chiar mai mică decât cea recomandată de producător. Studiul a mai constatat că dimensiunea duzei a avut un efect semnificativ atât asupra ratei de descărcare, cât și asupra concentrației de particule. Pentru materialele ABS, PET și PLA, au descoperit că utilizarea unei duze de {{0}},4 mm a produs cel mai puțin PM. Excepția este TPU, care crește dimensiunea duzei la 0,6 mm cu mai puține emisii.
De asemenea, descoperirile arată că fluxul de material sau viteza de imprimare abia afectează emisiile. Prin urmare, setările extruderului sunt cel mai critic factor care afectează emisiile. Un alt studiu care a folosit testele ABS și PLA a constatat că o platformă de imprimare încălzită nu a crescut emisiile, ci a ajutat în schimb la creșterea dimensiunii particulelor, făcând mai ușoară reducerea numărului de particule.
Aproape toți cercetătorii subliniază că ventilația adecvată este cheia îmbunătățirii calității aerului din interior. Utilizatorul trebuie să pună imprimanta într-un loc bine ventilat și să instaleze un ventilator pe portul de evacuare, pentru a obține cel mai bun efect. Toate sistemele de ventilație trebuie să fie echipate cu sisteme adecvate de filtrare a aerului pentru utilizare. Se recomandă un filtru de aer de înaltă eficiență (HEPA), care elimină până la 99,95 la sută din particule. Pentru a reduce emisiile de COV, filtrele cu cărbune activ sunt cea mai bună soluție.
Pentru imprimante deschise, adăugați alte dispozitive de suport
Este o idee bună să acoperiți imprimanta 3D cu o carcasă mică cu aerisire, cu un filtru de aer. Studiile au arătat că plasarea unei imprimante 3D desktop într-o carcasă cu ventilație filtrată poate reduce ratele de emisie de particule cu 97%. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că la cumpărare, ar trebui să verificați dacă carcasa achiziționată are sistem HEPA deoarece multe carcase de imprimante 3D de pe piață sunt folosite doar pentru a menține căldura și nu au efect de emisie.
Purificatoarele de aer folosesc ventilatoare pentru a aspira aer și pentru a elimina diferiți poluanți prin diferite metode de filtrare și dezinfecție. Ele pot contribui mult la îmbunătățirea calității aerului în zona de lucru a unei imprimante 3D, dar cel mai bine este să folosiți un purificator de aer cu filtre HEPA și cărbune activ. Fiți foarte atenți atunci când cumpărați filtre de aer, deoarece filtrele concepute pentru praf și partiții pot să nu elimine complet particulele sau COV-urile emise de imprimantele 3D. Nu uitați să înlocuiți regulat filtrul mașinii.
Carcasa imprimantei pentru filtru HEPA
Instalați monitoare de calitate a aerului în interior
Monitoarele de calitate a aerului pot ajuta utilizatorii să monitorizeze în timp real nivelurile de substanțe chimice potențial dăunătoare din zonele de lucru. Cu toate acestea, studiile au ajuns la concluzii mixte despre dacă produsele de monitorizare de calitate pentru consumator sunt suficient de sensibile pentru a detecta particulele minuscule emise în timpul procesului de imprimare 3D. Un studiu a arătat că marea majoritate a particulelor solide emise de materiale consumabile avea dimensiuni cuprinse între 0.05 și 0,2 microni. Majoritatea monitoarelor de calitate a aerului de acasă pot detecta doar particulele cu dimensiuni cuprinse între 1 și 2,5 microni (definite ca PM1-PM2,5). Cu toate acestea, există unele monitoare care pot detecta particule sub 0,1 microni (definit ca PM0,1).
Unele studii au subliniat că monitoarele de calitate a aerului nu sunt neapărat fiabile, chiar și în site-urile de cercetare avansată. Dar dacă monitoarele dvs. arată că nivelul PM este deja peste 35 de micrograme pe metru cub, este timpul să începeți să căutați modalități de curățare a emisiilor din zona de lucru.
rezumatOdată cu dezvoltarea științei și tehnologiei, tot mai multe săli de clasă, universități și întreprinderi vor folosi imprimante 3D, deoarece acestea pot juca un rol imens în educație și cercetare științifică. Deși datele actuale sunt încă insuficiente pentru a sprijini stabilirea standardelor din industrie, trebuie totuși să acordăm o atenție deosebită pericolelor potențiale, să prevenim problemele înainte ca acestea să apară, să reducem posibilele riscuri profesionale și să protejăm copiii de incidente similare cu melamina din trecut.