Kína évente több millió fogyasztói minőségű 3D nyomtatót gyárt, és a világ minden táján eladja azokat, amelyek viszonylagos részét a felhasználók otthonaikban vagy irodáikban használják.A kérdés az, hogy milyen a 3D nyomtatás biztonsága?
Amikor a levegő megtelik az olvadó műanyag csodálatos illatával, pontosan ilyenkor dolgoznak keményen a 3D nyomtatók. De lehet, hogy láttad a hírt, miszerint a 3D nyomtatás mérgező volt tavaly a médiában, és biztosan aggódtál: "Mennyire károsak ezek a 3D nyomtatók által kibocsátott gázok az emberi szervezetre? Ha a hálószobába teszel egy 3D nyomtatót, és hagynád egyik napról a másikra üzemel, káros lesz az emberi szervezetre Káros-e a szervezetre? Befolyásolja-e a dolgozók egészségét, ha a 3D nyomtatót az irodában helyezik el?
Miből állnak ezek a gázok? Vajon rákot okoz?
Tanulmányok kimutatták, hogy minden 3D nyomtató (ez a cikk elsősorban az FDM/FFF 3D nyomtatókat elemzi, és a fényre keményedő és egyéb technológiákat a későbbiekben nyomon követjük) nyomtatás közben károsanyag-kibocsátást bocsát ki, amelyek némelyike ártalmatlan, de szaga van. anyag melegítése okozza Később előállított, mások egészségre veszélyesek lehetnek. Annak megítéléséhez, hogy ezek a kibocsátások biztonságosak-e, fordítson különös figyelmet a nyomtatók által kibocsátott részecskék (PM) és illékony szerves vegyületek (VOC) szintjére.
Belélegezhető részecskék (PM): Általában az emberek által belélegzett részecskék felhalmozódnak a tüdőben. Ha túl magas a részecskék szintje, az légúti betegségeket, például asztmát okozhat. A 3D nyomtatókon kívül ezek a részecskék a mindennapi életben is megjelennek, például az autó kipufogógázában, a futótűzben stb.
Illékony szerves vegyületek (VOC): Az illékony szerves vegyületek, mint például a formaldehid, gyakran különös aggodalomra adnak okot autók felújításakor vagy vásárlásakor. Tavaly, amint azt a kapcsolódó híradások közölték, a 3D nyomtatókból származó egyes VOC-k rákkeltőek, de ezeknek a kibocsátásoknak a toxicitását még nem vizsgálták teljesen, és a vizsgálat még folyamatban van.
Bár a részletes vizsgálatok még folynak, az FDM-kibocsátás emberre gyakorolt veszélyének nagysága a működési környezettől és az expozíciós időtől függ. Egy 2021-es tanulmány megállapította, hogy az egy órán át vagy annál rövidebb ideig tartó emberi kibocsátásnak nincs egészségügyi hatása. De azok, akik heti 40 óránál többet dolgoznak a nyomtató mellett, fennáll a légzési problémák kialakulásának veszélye. Az 1 óra és 40 óra közötti szürkeárnyalatos régiót még további kísérletekkel kell igazolni.
Miközben a gyerekekkel kapcsolatos adatokat és következtetéseket is tanulmányozzák, jobban oda kell figyelnünk, hogy mi történik az iskolákban, különösen az iskolai 3D nyomtatás innovációs laboratóriumaiban. Az Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynöksége (EPA) tanulmánya a 3D nyomtatók kibocsátásáról azt sugallja, hogy a gyerekek különösen érzékenyek lehetnek a 3D nyomtatók kibocsátására. A tanulmány kimutatta, hogy a 9 és 18 év közötti gyerekek tüdejében nagyobb felületet borítottak részecskék a 3D nyomtatás által kibocsátott részecskék belélegzése után, mint a felnőtteknél. Az EPA úgy véli, hogy ez összefügghet a gyerekek nagyobb kíváncsiságával és a nyomtatófejjel való szoros érintkezés preferenciájával, valamint azzal, hogy a gyermekek légzőszervei még fejlődési szakaszban vannak, és érzékenyek a fertőzésekre.
Hogyan lehet csökkenteni a lehetséges egészségügyi kockázatokat 3D nyomtatók használatakor
Használjon alacsony kibocsátású anyagot (például PLA), és válasszon eredeti vagy márkás vezetéket
Először is, az FDM-kibocsátást befolyásoló legnagyobb tényező a fogyóeszközök. Az Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynöksége (EPA) és más osztályok által végzett több tanulmány szerint a fogyóeszközök típusa döntő hatással van a kibocsátásra, a gyártó által felhasznált nyersanyagoktól és a közbenső szintézis folyamatától függően – a különböző fogyóeszközök eltérő edzettséget tartalmaznak. , színezékek és egyéb adalékanyagok, amelyekre a forró olvadék különbözőképpen hat. Az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hatósága (FDA) a közelmúltban szintén kijelentette: "A 3D nyomtatási technológia alkalmazásának egyre kiterjedtebbé válásával meg kell vizsgálni a fogyasztható adalékanyagok emberi egészségre gyakorolt hatását. A jövőben az FDA továbbra is vizsgálja meg az illékony szerves vegyületek és a részecskék egyéb adalékanyagait és kapcsolódó jellemzőit, és erre vonatkozó szabványokat adtak ki."
A legtöbb jelenlegi FDA-kutatás a három legelterjedtebb fogyóeszközre – az ABS-re, a PLA-ra és a nylonra – összpontosít, az ABS-t általában nagy kibocsátású anyagok közé sorolják. Az ABS használatakor kezdetben nagy mennyiségű PM és VOC keletkezik, majd a kibocsátás stabil lesz a nyomtatási folyamat során. Mint fentebb említettük, mivel a kibocsátott VOC-k gyorsan egyesülnek a részecskékkel, és eggyé válnak, a fő későbbi kibocsátások, amelyek folyamatosan keletkeznek, alapvetően a részecskék. A PLA és a nylon anyagok kevesebb károsanyag-kibocsátást bocsátanak ki, mint az ABS. Ezek az anyagok az első használatkor nagy mennyiségű részecskét is termelnek, de nem bocsátanak ki folyamatosan. Tehát általában ezeket az anyagokat alacsony kibocsátású anyagoknak nevezzük.
Ugyanakkor azt is észrevették, hogy a PLA kibocsátását befolyásolja a fogyóeszközök márkája. A különböző márkájú fogyóeszközök minősége egyenetlen, egyes PLA emissziója pedig megközelíti az ABS emissziót is. Rodney Weber, a Georgia Institute of Technology kutatója fedezte fel ezt, miután 2017-ben kísérleteket végzett a fogyóeszközök kibocsátásával kapcsolatban, és arra kérte a felhasználókat, hogy legyenek óvatosak az olcsó, engedély nélküli fogyóeszközök vásárlásakor. Azt mondta: "Azt találtuk, hogy az olcsóbb szálakkal történő nyomtatás nagyobb aeroszolkoncentrációt eredményez, mint az eredeti vagy jól ismert márkák által készített vagy ajánlott filamentek használata. Bár a PLA biológiailag lebomló anyagokból, például kukoricakeményítőből készül, mi és az Aerosol Association azt tapasztaltuk, hogy egyes PLA olyan részecskéket és vegyületeket bocsát ki, amelyek még az ABS-nél is mérgezőbbek.De mivel a PLA csak a nyomtatás legelején termeli ezeket a káros anyagokat, idővel ABS fogyóeszközök bocsátanak ki. Az anyag toxicitása fokozatosan meghaladja a PLA fogyóanyag kibocsátásának toxicitását .
Beállítás optimalizálás: finomabb fúvóka, alacsonyabb fúvóka hőmérséklet és a legjobb hatás kiválasztása
Másodszor, a hardver paraméterei gyártónként változnak, és ezek a paraméterek befolyásolhatják a kibocsátást. Különösen PLA izzószál és nejlonszál használata esetén nyilvánvalóbb a nyomtató márkájának és paramétereinek hatása. Egyes beállítások nagy hatással vannak a PM és VOC kibocsátási arányra is.
A Brnói Műszaki Egyetem tanulmányt végzett, amelyben a kutatók összehasonlították a nyomtatóbeállítások hatását az ABS, PLA, PET és TPU anyagokra. Az eredmények azt mutatják, hogy az optimális nyomtatási beállítások kiválasztásával a kibocsátás minimalizálása mellett biztosíthatjuk a sikeres nyomtatást; ugyanakkor, ha a fúvóka hőmérsékletét alacsonyabbra állítják, az anyag kevesebb kibocsátást fog kibocsátani. Ezért a légzőszervi egészség szempontjából a kutatók azt javasolják, hogy a nyomtató felhasználói a lehető legalacsonyabb fúvóka hőmérsékletet állítsák be, még a gyártó által ajánlottnál is alacsonyabbat. A tanulmány azt is megállapította, hogy a fúvóka mérete jelentős hatással volt mind a kisülési sebességre, mind a részecskekoncentrációra. Az ABS, PET és PLA anyagok esetében azt találták, hogy a {{0}},4 mm-es fúvóka használata termeli a legkevesebb PM-et. A kivétel a TPU, amely 0,6 mm-re növeli a fúvóka méretét, kevesebb károsanyag-kibocsátással.
Az eredmények azt is mutatják, hogy az anyagáramlás vagy a nyomtatási sebesség alig befolyásolja a kibocsátást. Ezért az extruder beállításai a kibocsátást befolyásoló legkritikusabb tényezők. Egy másik, ABS- és PLA-teszteket használó tanulmány megállapította, hogy a fűtött nyomtatási platform nem növelte a károsanyag-kibocsátást, hanem segített a részecskeméret növelésében, így könnyebben csökkenthető a részecskeszám.
Szinte minden kutató rámutat arra, hogy a megfelelő szellőzés a kulcs a beltéri levegő minőségének javításához. A legjobb hatás elérése érdekében a felhasználónak a nyomtatót jól szellőző helyre kell helyeznie, és ventilátort kell szerelnie a kipufogónyílásra. Minden szellőzőrendszert fel kell szerelni a használathoz megfelelő légszűrő rendszerrel. Nagy hatékonyságú levegőszűrő (HEPA) használata javasolt, amely eltávolítja a részecskék akár 99,95 százalékát. A VOC-kibocsátás csökkentésére az aktívszén szűrők jelentik a legjobb megoldást.
Nyitott nyomtatók esetén adjon hozzá más támogató eszközöket
Célszerű a 3D nyomtatót egy kis, légszűrővel ellátott szellőzőházzal lefedni. Tanulmányok kimutatták, hogy ha egy asztali 3D-nyomtatót szűrt szellőzésű házban helyezünk el, akkor a részecskekibocsátás 97 százalékkal csökkenthető. Figyelembe kell azonban venni, hogy vásárláskor érdemes ellenőrizni, hogy a megvásárolt héj rendelkezik-e HEPA rendszerrel, mert sok a piacon kapható 3D nyomtatóhéj csak a hő fenntartására szolgál, és nincs emissziós hatása.
A légtisztítók ventilátorokat használnak a levegő beszívására és a különféle szennyeződések eltávolítására különféle szűrési és fertőtlenítési módszerekkel. Sokat segíthetnek a 3D nyomtató munkaterületének levegőminőségének javításában, de a legjobb, ha HEPA- és aktívszén-szűrőkkel ellátott légtisztítót használnak. Legyen nagyon óvatos a légszűrők vásárlásakor, mivel a por- és válaszfalszűrők nem feltétlenül távolítják el teljesen a 3D nyomtatók által kibocsátott részecskéket vagy illékony szerves vegyületeket. Ne felejtse el rendszeresen cserélni a szűrőt a gépen.
Nyomtatóház HEPA szűrőhöz
Telepítsen levegőminőség-figyelőket beltérben
A levegőminőség-figyelők segítségével a felhasználók valós időben ellenőrizhetik a potenciálisan káros vegyi anyagok szintjét a munkaterületeken. A tanulmányok azonban vegyes következtetésekre jutottak arról, hogy a fogyasztói minőségű monitortermékek elég érzékenyek-e a 3D nyomtatási folyamat során kibocsátott apró részecskék észlelésére. Egy tanulmány kimutatta, hogy a fogyóeszközökből kibocsátott szilárd szemcsés anyag túlnyomó többsége 0.05 és 0,2 mikron közötti volt. A legtöbb otthoni levegőminőség-ellenőrző csak 1 és 2,5 mikron közötti méretű részecskéket képes észlelni (PM1-PM2.5). Vannak azonban olyan monitorok, amelyek 0,1 mikron (PM0,1) alatti részecskéket is képesek észlelni.
Egyes tanulmányok rámutattak arra, hogy a levegőminőség-monitorok nem feltétlenül megbízhatóak, még fejlett kutatóhelyeken sem. De ha a monitorok azt mutatják, hogy a PM-szint már 35 mikrogramm/köbméter felett van, ideje elkezdeni keresni a munkaterület kibocsátásának csökkentését.
ÖsszegzésA tudomány és a technológia fejlődésével egyre több tanterem, egyetem és vállalkozás használja majd a 3D nyomtatókat, mert ezek óriási szerepet játszhatnak az oktatásban és a tudományos kutatásban. Bár a jelenlegi adatok még nem elegendőek az ipari szabványok kialakításához, továbbra is kiemelt figyelmet kell fordítanunk a lehetséges veszélyekre, a problémákat még azok bekövetkezése előtt megelőzni, az esetleges foglalkozási veszélyeket csökkenteni, és meg kell óvni a gyerekeket a múltban a melaminhoz hasonló eseményektől.