Kitajska vsako leto proizvede na milijone potrošniških 3D-tiskalnikov in jih proda po vsem svetu, relativni del pa jih uporabljajo uporabniki v svojih domovih ali pisarnah.Vprašanje je, kakšna je varnost 3D tiskanja?
Ko zrak napolni čudovit vonj po topljeni plastiki, ravno v tem času 3D tiskalniki pridno delajo. Toda morda ste lansko leto v medijih videli novico, da je 3D-tiskanje strupeno, in zagotovo vas je skrbelo: »Kako škodljivi so ti plini, ki jih oddajajo 3D-tiskalniki, za človeško telo? Če postavite 3D-tiskalnik v spalnico in pustite, teče čez noč, bo škodljivo za človeško telo Ali je škodljivo za telo Ali bo vplivalo na zdravje zaposlenih, če bo 3D tiskalnik nameščen v pisarni?
Iz česa so sestavljeni ti plini? Bo povzročilo raka?
Študije so pokazale, da bodo vsi 3D-tiskalniki (ta članek analizira predvsem 3D-tiskalnike FDM/FFF, v kasnejši fazi pa bomo spremljali tehnologijo strjevanja s svetlobo in druge tehnologije) pri tiskanju proizvajali emisije, od katerih so nekatere neškodljive, vendar imajo vonjave, ki so posledica segrevanja materiala Proizvedeni pozneje, drugi so lahko nevarni za zdravje. Če želite oceniti, ali so te emisije varne, bodite še posebej pozorni na ravni trdnih delcev (PM) in hlapnih organskih spojin (VOC), ki jih oddajajo tiskalniki.
Vdihljivi trdi delci (PM): običajno se delci, ki jih ljudje vdihnejo, kopičijo v pljučih. Če je raven trdnih delcev previsoka, bo to povzročilo bolezni dihal, kot je astma. Poleg 3D tiskalnikov se ti delci pojavljajo tudi v vsakdanjem življenju, kot so izpušni plini avtomobilov, požari itd. PM2,5 je tudi indeks onesnaženosti, na katerega smo pogosto pozorni v vsakdanjem življenju.
Hlapne organske spojine (VOC): HOS, kot je formaldehid, so pogosto še posebej zaskrbljujoči pri prenovi ali nakupu avtomobila. Lansko leto so, kot je navedeno v povezanih novicah, nekatere HOS iz 3D-tiskalnikov rakotvorne, vendar strupenost teh emisij ni bila v celoti raziskana in preiskava še poteka.
Čeprav podrobne preiskave še vedno potekajo, je obseg nevarnosti za ljudi zaradi emisij FDM odvisen od delovnega okolja in časa izpostavljenosti. Študija iz leta 2021 je pokazala, da izpostavljenost človeka emisijam za eno uro ali manj nima nobenih učinkov na zdravje. Toda tisti, ki delajo več kot 40 ur na teden okoli tiskalnika, so izpostavljeni tveganju za razvoj dihalnih težav. Območje sivine med 1 uro in 40 urami je treba še dodatno preveriti s poskusi.
Medtem ko se preučujejo tudi podatki in sklepi o otrocih, moramo biti bolj pozorni na dogajanje v šolah, zlasti v laboratorijih za inovacije 3D tiskanja v šolah. Študija ameriške agencije za varstvo okolja (EPA) o emisijah 3D-tiskalnika kaže, da so lahko otroci še posebej občutljivi na emisije 3D-tiskalnika. Študija je pokazala, da imajo otroci med 9. in 18. letom večjo površino pljuč, pokrito z delci po vdihavanju delcev, ki jih oddaja 3D-tiskanje, v primerjavi z odraslimi. EPA meni, da je to lahko povezano z večjo radovednostjo otrok in željo po tesnem stiku s tiskalno glavo ter da so otroški dihalni trakt še v razvojni fazi in dovzetni za okužbe.
Kako zmanjšati možna zdravstvena tveganja pri uporabi 3D tiskalnikov
Uporabite material z nizkimi emisijami (kot je PLA) in izberite originalno žico ali žico znamke
Prvič, največji dejavnik, ki vpliva na emisije FDM, je potrošni material. Glede na več študij, ki jih je izvedla Agencija za varstvo okolja ZDA (EPA) in drugi oddelki, ima vrsta potrošnega materiala odločilen vpliv na emisije, odvisno od surovin, ki jih uporablja proizvajalec, in vmesnega procesa sinteze - različni potrošni materiali vsebujejo različno kaljenje. , barvila in drugi dodatki, na katere taljenje različno vpliva. Ameriška agencija za hrano in zdravila (FDA) je prav tako nedavno izjavila: "Ker postaja uporaba tehnologije 3D-tiskanja vedno bolj obsežna, je treba raziskati vpliv potrošnih dodatkov na zdravje ljudi. V prihodnosti bo FDA nadaljevala z raziskati druge aditive in s tem povezane značilnosti hlapnih organskih spojin in delcev, izdani pa so bili ustrezni standardi."
Večina trenutnih raziskav FDA se osredotoča na tri najpogostejše potrošne materiale – ABS, PLA in najlon, pri čemer je ABS na splošno razvrščen kot material z visokimi emisijami. Ko se uporablja ABS, bo na začetku nastala velika količina delcev in HOS, nato pa bodo emisije stabilne v celotnem procesu tiskanja. Kot je navedeno zgoraj, so glavni nadaljnji izpusti, ki nastajajo neprekinjeno, v bistvu trdni delci, ker se bodo oddane HOS hitro združile s trdnimi delci in postale eno. PLA in najlonski materiali pri uporabi oddajajo manj emisij kot ABS. Tudi ti materiali ob prvi uporabi ustvarijo velike količine trdnih delcev, vendar ne oddajajo neprekinjeno. Te materiale na splošno imenujemo materiali z nizkimi emisijami.
Hkrati so opazili tudi, da bo na emisijo PLA vplivala znamka potrošnega materiala. Kakovost potrošnega materiala različnih znamk je neenakomerna, emisija nekaterih PLA pa je celo blizu emisiji ABS. Rodney Weber, raziskovalec na tehnološkem inštitutu Georgia, je to odkril po poskusih emisij potrošnega materiala leta 2017 in uporabnike pozval, naj bodo previdni pri nakupu poceni potrošnega materiala brez licence. Rekel je: "Ugotovili smo, da je tiskanje s cenejšimi filamenti povzročilo višjo koncentracijo aerosolov kot uporaba filamentov, ki so jih izdelali ali priporočili originalni ali dobro znani blagovni znamki. Čeprav je PLA izdelan iz biološko razgradljivih materialov, kot je koruzni škrob, smo mi in Aerosol Association ugotovili, da nekateri PLA oddajajo delce in spojine, ki so še bolj strupeni kot ABS. Ker pa PLA proizvaja te škodljive snovi le na samem začetku tiskanja, sčasoma oddaja potrošni material ABS. Strupenost materiala bo postopoma presegla toksičnost emisij PLA. .
Optimizacija nastavitve: finejša šoba, nižja temperatura šobe in izberite najboljši učinek
Drugič, parametri strojne opreme se razlikujejo od proizvajalca do proizvajalca in ti parametri lahko vplivajo na emisije. Zlasti pri uporabi filamenta PLA in najlonskega filamenta je vpliv znamke in parametrov tiskalnika bolj očiten. Nekatere nastavitve močno vplivajo tudi na stopnje emisij delcev in HOS.
Tehnološka univerza v Brnu je izvedla študijo, v kateri so raziskovalci primerjali učinek nastavitev tiskalnika na materiale ABS, PLA, PET in TPU. Rezultati kažejo, da lahko z izbiro optimalnih nastavitev tiskanja zagotovimo uspešno tiskanje ob minimalnih emisijah; istočasno, ko je temperatura šob nastavljena nižje, bo material proizvedel manj emisij. Zato s stališča zdravja dihal raziskovalci priporočajo, da uporabniki tiskalnikov nastavijo najnižjo možno temperaturo šob, celo nižjo od tiste, ki jo priporoča proizvajalec. Študija je tudi pokazala, da je velikost šobe pomembno vplivala na hitrost praznjenja in koncentracijo delcev. Za materiale ABS, PET in PLA so ugotovili, da uporaba šobe {{0}}.4 mm proizvede najmanj delcev. Izjema je TPU, ki poveča velikost šobe na 0,6 mm z manj emisijami.
Ugotovitve tudi kažejo, da pretok materiala ali hitrost tiskanja komaj vplivata na emisije. Zato so nastavitve ekstruderja najbolj kritičen dejavnik, ki vpliva na emisije. Druga študija s preskusi ABS in PLA je pokazala, da ogrevana tiskalna platforma ni povečala emisij, temveč je pomagala povečati velikost delcev, kar je olajšalo zmanjšanje števila delcev.
Skoraj vsi raziskovalci poudarjajo, da je pravilno prezračevanje ključ do izboljšanja kakovosti zraka v zaprtih prostorih. Uporabnik mora tiskalnik postaviti na dobro prezračevano mesto in na izpušno odprtino namestiti ventilator, da doseže najboljši učinek. Vsi prezračevalni sistemi morajo biti opremljeni z ustreznimi sistemi za filtriranje zraka. Priporočljiv je visoko učinkovit zračni filter (HEPA), ki odstrani do 99,95 odstotka delcev. Za zmanjšanje emisij VOC so filtri z aktivnim ogljem najboljša rešitev.
Za odprte tiskalnike dodajte druge podporne naprave
Dobro je, da svoj 3D-tiskalnik pokrijete z majhnim prezračevalnim ohišjem z zračnim filtrom. Študije so pokazale, da lahko namestitev namiznega 3D tiskalnika v ohišje s filtriranim prezračevanjem zmanjša stopnjo emisij delcev za 97 odstotkov. Vendar je treba opozoriti, da pri nakupu preverite, ali ima kupljena lupina sistem HEPA, saj se veliko lupin 3D tiskalnikov na trgu uporablja samo za vzdrževanje toplote in nimajo emisijskega učinka.
Čistilci zraka uporabljajo ventilatorje za vsrkavanje zraka in odstranjevanje različnih onesnaževal z različnimi metodami filtracije in dezinfekcije. Lahko veliko pripomorejo k izboljšanju kakovosti zraka v delovnem prostoru 3D-tiskalnika, vendar je najbolje uporabiti čistilec zraka s HEPA in filtri z aktivnim ogljem. Pri nakupovanju zračnih filtrov bodite zelo previdni, saj filtri, zasnovani za prah in predelne stene, morda ne bodo popolnoma odstranili delcev ali HOS, ki jih oddajajo 3D-tiskalniki. Ne pozabite redno menjati filtra na stroju.
Ohišje tiskalnika za HEPA filter
Namestite monitorje kakovosti zraka v zaprtih prostorih
Monitorji kakovosti zraka lahko uporabnikom pomagajo spremljati ravni potencialno škodljivih kemikalij v delovnih prostorih v realnem času. Vendar so študije prišle do mešanih zaključkov o tem, ali so potrošniški monitorji dovolj občutljivi, da zaznajo drobne delce, ki se oddajajo med postopkom 3D-tiskanja. Ena študija je pokazala, da je bila velika večina trdnih delcev, ki jih oddaja potrošni material, velikosti med 0.05 in 0.2 mikrona. Večina monitorjev za kakovost zraka v domu lahko zazna samo delce velikosti med 1 in 2,5 mikrona (opredeljene kot PM1-PM2,5). Vendar pa obstajajo nekateri monitorji, ki lahko zaznajo delce pod 0.1 mikronov (definirano kot PM0,1).
Nekatere študije so poudarile, da monitorji kakovosti zraka niso nujno zanesljivi, niti na mestih z naprednimi raziskavami. Če pa vaši monitorji kažejo, da so ravni delcev že nad 35 mikrogramov na kubični meter, je čas, da začnete iskati načine za čiščenje emisij iz delovnega okolja.
PovzetekZ razvojem znanosti in tehnologije bo vse več učilnic, univerz in podjetij uporabljalo 3D tiskalnike, saj lahko igrajo veliko vlogo v izobraževanju in znanstvenih raziskavah. Čeprav trenutni podatki še vedno ne zadoščajo za podporo vzpostavitvi industrijskih standardov, moramo še vedno posebno pozornost nameniti potencialnim nevarnostim, preprečiti težave, preden se pojavijo, zmanjšati morebitna poklicna tveganja in zaščititi otroke pred incidenti, podobnimi melaminu v preteklosti.