La Xina produeix milions d'impressores 3D de consum cada any i les ven a tot el món, una part relativa de les quals la fan servir els usuaris a les seves llars o oficines.La pregunta és, com és la seguretat de la impressió 3D?
Quan l'aire s'omple de la meravellosa olor del plàstic en fusió, és precisament en aquest moment quan les impressores 3D estan treballant dur. Però potser heu vist la notícia que la impressió 3D era tòxica als mitjans de comunicació l'any passat, i deu haver-vos preocupat: "Quan nocius són aquests gasos emesos per les impressores 3D per al cos humà? Si poseu una impressora 3D al dormitori i deixeu funciona durant la nit, serà perjudicial per al cos humà. És perjudicial per al cos? Afectarà la salut dels empleats si la impressora 3D es col·loca a l'oficina?
De què estan compostos aquests gasos? Provocarà càncer?
Els estudis han demostrat que totes les impressores 3D (aquest article analitza principalment les impressores 3D FDM/FFF, i la fotopolimerització i altres tecnologies es seguiran en una fase posterior) produiran emissions en imprimir, algunes de les quals són inofensives però tenen olors, que són causats per l'escalfament del material Produïts posteriorment, altres poden ser perillosos per a la salut. Per jutjar si aquestes emissions són segures, presteu especial atenció als nivells de partícules (PM) i compostos orgànics volàtils (COV) emesos per les impressores.
Partícules inhalables (PM): En general, les partícules inhalades per les persones s'acumulen als pulmons. Si el nivell de partícules és massa alt, provocarà malalties respiratòries, com l'asma. A més de les impressores 3D, aquestes partícules també apareixen a la vida diària, com ara l'escapament dels cotxes, la crema d'incendis forestals, etc. Les PM2,5 també són un índex de contaminació al qual sovint prestem atenció a la nostra vida diària.
Compostos orgànics volàtils (COV): els COV com el formaldehid solen ser especialment preocupants a l'hora de renovar o comprar un cotxe. L'any passat, tal com van dir les notícies relacionades, alguns COV de les impressores 3D són cancerígens, però la toxicitat d'aquestes emissions no s'ha estudiat del tot i la investigació encara està en curs.
Tot i que encara s'estan realitzant investigacions detallades, la magnitud del perill per als humans per les emissions de FDM depèn de l'entorn operatiu i del temps d'exposició. Un estudi del 2021 va trobar que l'exposició humana a les emissions durant una hora o menys no té efectes sobre la salut. Però els que treballen més de 40 hores a la setmana al voltant de la impressora corren el risc de desenvolupar problemes respiratoris. La regió en escala de grisos entre 1 hora i 40 hores encara s'ha de verificar més mitjançant experiments.
Tot i que també s'estudien dades i conclusions sobre els nens, hem de prestar més atenció al que està passant a les escoles, especialment als laboratoris d'innovació d'impressió 3D a les escoles. Un estudi de l'Agència de Protecció del Medi Ambient (EPA) dels EUA sobre les emissions de les impressores 3D suggereix que els nens poden ser especialment vulnerables a les emissions de les impressores 3D. L'estudi va trobar que els nens d'entre 9 i 18 anys tenien una superfície més gran dels pulmons coberta per partícules després d'inhalar partícules emeses per la impressió 3D en comparació amb els adults. L'EPA creu que això pot estar relacionat amb la major curiositat i preferència dels nens pel contacte proper amb el capçal d'impressió i que les vies respiratòries dels nens encara estan en fase de desenvolupament i són susceptibles a la infecció.
Com reduir els possibles riscos per a la salut quan s'utilitzen impressores 3D
Utilitzeu material de baixes emissions (com PLA) i trieu filferro original o de marca
En primer lloc, el factor més important que afecta les emissions de FDM són els consumibles. Segons diversos estudis realitzats per l'Agència de Protecció del Medi Ambient (EPA) dels EUA i altres departaments, el tipus de consumibles té un impacte crucial en les emissions, depenent de les matèries primeres utilitzades pel fabricant i del procés de síntesi intermedi: els diferents consumibles contenen diferents enduriments. , colorants i altres additius, que es veuen afectats per la fusió en calent de manera diferent. L'Administració d'Aliments i Medicaments dels EUA (FDA) també va declarar recentment: "A mesura que l'aplicació de la tecnologia d'impressió 3D s'estén cada cop més, és necessari investigar l'impacte dels additius consumibles en la salut humana. En el futur, la FDA continuarà fent investigar altres additius i característiques relacionades de compostos orgànics volàtils i partícules, i s'han emès normes pertinents".
La major part de la investigació actual de la FDA se centra en els tres consumibles més comuns: ABS, PLA i niló, amb ABS generalment classificat com a material d'alta emissió. Quan s'utilitza ABS, es generarà una gran quantitat de PM i VOC al principi, i després les emissions seran estables durant tot el procés d'impressió. Com s'ha esmentat anteriorment, com que els COV emesos es combinaran ràpidament amb les partícules i es convertiran en un, les principals emissions posteriors que es generen contínuament són bàsicament partícules. Els materials PLA i niló emeten menys emissions que l'ABS quan s'utilitzen. Aquests materials també generen grans quantitats de partícules quan s'utilitzen per primera vegada, però no emeten contínuament. Per tant, generalment anomenem aquests materials materials de baixa emissió.
Paral·lelament, també van constatar que l'emissió de PLA es veurà afectada per la marca de consumibles. La qualitat dels consumibles de diferents marques és desigual i l'emissió d'alguns PLA és fins i tot propera a l'emissió d'ABS. Rodney Weber, investigador de l'Institut Tecnològic de Geòrgia, ho va descobrir després de realitzar experiments sobre emissions de consumibles el 2017 i va instar els usuaris a tenir precaució a l'hora de comprar consumibles barats i sense llicència. Va dir: "Hem trobat que la impressió amb filaments més barats produïa una concentració més gran d'aerosols que l'ús de filaments fabricats o recomanats per marques originals o conegudes. Tot i que el PLA està fet de materials biodegradables com la maizena, nosaltres i l'Associació d'Aerosols hem trobat que alguns PLA emeten partícules i compostos que són encara més tòxics que l'ABS, però com que el PLA només produeix aquestes substàncies nocives al principi de la impressió, amb el pas del temps, els consumibles ABS emeten La toxicitat del material superarà gradualment la toxicitat de les emissions de consumibles de PLA. .
Optimització de la configuració: broquet més fi, temperatura més baixa del broquet i escolliu el millor efecte
En segon lloc, els paràmetres del maquinari varien d'un fabricant a un altre i aquests paràmetres poden afectar les emissions. Especialment quan s'utilitza filament PLA i filament de niló, la influència de la marca i els paràmetres de la impressora és més evident. Alguns paràmetres també tenen un gran impacte en les taxes d'emissió de PM i COV.
La Universitat de Tecnologia de Brno va realitzar un estudi en què els investigadors van comparar l'efecte de la configuració de la impressora en materials ABS, PLA, PET i TPU. Els resultats mostren que quan triem la configuració d'impressió òptima, podem garantir una impressió reeixida alhora que minimitzem les emissions; al mateix temps, quan la temperatura del broquet s'ajusta a una temperatura més baixa, el material produirà menys emissions. Per tant, des del punt de vista de la salut respiratòria, els investigadors recomanen que els usuaris de la impressora estableixin la temperatura de broquet més baixa possible, fins i tot més baixa que la que recomana el fabricant. L'estudi també va trobar que la mida del filtre tenia un efecte significatiu tant en la velocitat de descàrrega com en la concentració de partícules. Per als materials ABS, PET i PLA, van trobar que l'ús d'un broquet de {{0}},4 mm produïa el mínim de PM. L'excepció és el TPU, que augmenta la mida del broquet a 0,6 mm amb menys emissions.
Les troballes també mostren que el flux de material o la velocitat d'impressió amb prou feines afecta les emissions. Per tant, la configuració de l'extrusora és el factor més crític que afecta les emissions. Un altre estudi amb proves ABS i PLA va trobar que una plataforma d'impressió escalfada no augmentava les emissions, sinó que ajudava a augmentar la mida de les partícules, facilitant la reducció del recompte de partícules.
Gairebé tots els investigadors assenyalen que la ventilació adequada és la clau per millorar la qualitat de l'aire interior. L'usuari ha de col·locar la impressora en un lloc ben ventilat i instal·lar un ventilador al port d'escapament per obtenir el millor efecte. Tots els sistemes de ventilació han d'estar equipats amb sistemes de filtració d'aire adequats per al seu ús. Es recomana un filtre d'aire d'alta eficiència (HEPA), que elimina fins al 99,95 per cent de les partícules. Per reduir les emissions de COV, els filtres de carbó actiu són la millor solució.
Per a les impressores obertes, afegiu altres dispositius de suport
És una bona idea cobrir la impressora 3D amb un petit recinte ventilat amb un filtre d'aire. Els estudis han demostrat que col·locar una impressora 3D d'escriptori en un recinte amb ventilació filtrada pot reduir les taxes d'emissió de partícules en un 97 per cent. No obstant això, cal tenir en compte que a l'hora de comprar, hauríeu de comprovar si la carcassa comprada té un sistema HEPA perquè moltes carcassas d'impressores 3D del mercat només s'utilitzen per mantenir la calor i no tenen cap efecte d'emissió.
Els purificadors d'aire utilitzen ventiladors per treure aire i eliminar diversos contaminants mitjançant diversos mètodes de filtració i desinfecció. Poden contribuir molt a millorar la qualitat de l'aire a l'àrea de treball d'una impressora 3D, però el millor és utilitzar un purificador d'aire amb filtres HEPA i carbó actiu. Aneu amb compte a l'hora de comprar filtres d'aire, ja que és possible que els filtres dissenyats per a la pols i les particions no eliminen completament les partícules o els COV emesos per les impressores 3D. Recordeu substituir el filtre de la màquina amb regularitat.
Carcassa d'impressora per a filtre HEPA
Instal·leu monitors de qualitat de l'aire a l'interior
Els monitors de la qualitat de l'aire poden ajudar els usuaris a controlar els nivells de productes químics potencialment nocius a les zones de treball en temps real. No obstant això, els estudis han arribat a conclusions contradictòries sobre si els productes de monitor de qualitat del consumidor són prou sensibles per detectar les partícules minúscules emeses durant el procés d'impressió 3D. Un estudi va demostrar que la gran majoria de partícules sòlides emeses pels consumibles tenia una mida d'entre 0.05 i 0,2 micres. La majoria de monitors de qualitat de l'aire domèstic només poden detectar partícules d'entre 1 i 2,5 micres de mida (definides com PM1-PM2,5). Tanmateix, hi ha alguns monitors que poden detectar partícules per sota de 0,1 micres (definides com a PM0,1).
Alguns estudis han assenyalat que els monitors de la qualitat de l'aire no són necessàriament fiables, fins i tot en llocs d'investigació avançada. Però si els vostres monitors mostren que els nivells de PM ja superen els 35 micrograms per metre cúbic, és hora de començar a buscar maneres de netejar les emissions de la vostra zona de treball.
ResumAmb el desenvolupament de la ciència i la tecnologia, cada vegada més aules, universitats i empreses utilitzaran impressores 3D perquè poden tenir un paper important en l'educació i la investigació científica. Tot i que les dades actuals encara són insuficients per donar suport a l'establiment d'estàndards de la indústria, encara hem de prestar especial atenció als perills potencials, prevenir problemes abans que es produeixin, reduir els possibles riscos laborals i protegir els nens d'incidents similars a la melamina en el passat.