Китай произвежда милиони потребителски 3D принтери всяка година и ги продава по целия свят, относителна част от които се използват от потребителите в техните домове или офиси.Въпросът е каква е безопасността на 3D печата?
Когато въздухът е изпълнен с прекрасната миризма на топяща се пластмаса, точно по това време 3D принтерите работят усилено. Но може би сте видели новината, че 3D печатът е токсичен в медиите миналата година, и сигурно сте се притеснили: „Колко вредни са тези газове, излъчвани от 3D принтерите за човешкото тяло? Ако поставите 3D принтер в спалнята и оставите работи през нощта, ще бъде вреден за човешкото тяло. Вреден ли е за тялото? Ще се отрази ли на здравето на служителите, ако 3D принтерът бъде поставен в офиса?
От какво са съставени тези газове? Ще причини ли рак?
Проучванията показват, че всички 3D принтери (тази статия анализира основно FDM/FFF 3D принтери, а светлинното втвърдяване и други технологии ще бъдат проследени на по-късен етап) ще произвеждат емисии при печат, някои от които са безвредни, но имат миризми, които са причинени от нагряване на материала Произведени по-късно, други могат да бъдат опасни за здравето. За да прецените дали тези емисии са безопасни, обърнете специално внимание на нивата на прахови частици (PM) и летливи органични съединения (VOC), отделяни от принтерите.
Вдишани прахови частици (PM): Обикновено вдишваните от хората прахови частици се натрупват в белите дробове. Ако нивото на прахови частици е твърде високо, това ще причини респираторни заболявания, като астма. В допълнение към 3D принтерите, тези частици се появяват и в ежедневието, като изгорели газове на автомобили, горящи пожари и т.н. PM2.5 също е индекс на замърсяване, на който често обръщаме внимание в ежедневието си.
Летливи органични съединения (ЛОС): ЛОС като формалдехид често са от особено значение при обновяване или закупуване на автомобил. Миналата година, както се казва в свързани новини, някои ЛОС от 3D принтери са канцерогенни, но токсичността на тези емисии не е напълно проучена и разследването все още продължава.
Въпреки че все още се провеждат подробни проучвания, степента на опасност за хората от емисиите на FDM зависи от работната среда и времето на експозиция. Проучване от 2021 г. установи, че излагането на хора на емисии за един час или по-малко няма последици за здравето. Но тези, които работят повече от 40 часа седмично около принтера, са изложени на риск от развитие на респираторни проблеми. Областта на сивата скала между 1 час и 40 часа все още трябва да бъде допълнително потвърдена чрез експерименти.
Въпреки че данните и заключенията за децата също се изучават, трябва да обърнем повече внимание на това, което се случва в училищата, особено в лабораториите за иновации в 3D принтирането в училищата. Проучване на Агенцията за опазване на околната среда на САЩ (EPA) относно емисиите от 3D принтера предполага, че децата може да са особено уязвими към емисиите от 3D принтера. Проучването установи, че децата на възраст между 9 и 18 години имат по-голяма повърхност на белите дробове, покрита с частици след вдишване на частици, излъчени от 3D принтиране, в сравнение с възрастните. EPA смята, че това може да е свързано с по-голямото любопитство и предпочитание на децата за близък контакт с печатащата глава и че дихателните пътища на децата са все още в етап на развитие и са податливи на инфекции.
Как да намалим възможните рискове за здравето при използване на 3D принтери
Използвайте материал с ниски емисии (като PLA) и изберете оригинален или марков проводник
Първо, най-големият фактор, влияещ върху емисиите на FDM, са консумативите. Според няколко проучвания, проведени от Агенцията за опазване на околната среда на САЩ (EPA) и други отдели, видът на консумативите има решаващо влияние върху емисиите, в зависимост от суровините, използвани от производителя, и междинния процес на синтез - различните консумативи съдържат различно закаляване. , оцветители и други добавки, които се влияят от горещата стопилка по различен начин. Администрацията по храните и лекарствата на САЩ (FDA) също наскоро заяви: „Тъй като приложението на технологията за 3D печат става все по-мащабно, е необходимо да се изследва въздействието на консумативните добавки върху човешкото здраве. В бъдеще FDA ще продължи да изследва други добавки и свързани характеристики на летливи органични съединения и прахови частици и са издадени съответните стандарти."
Повечето от настоящите изследвания на FDA се фокусират върху трите най-често срещани консуматива - ABS, PLA и найлон, като ABS обикновено се класифицира като материал с високо излъчване. Когато се използва ABS, в началото ще се генерира голямо количество прахови частици и летливи органични съединения, а след това емисиите ще бъдат стабилни по време на процеса на печат. Както бе споменато по-горе, тъй като отделяните летливи органични съединения бързо ще се комбинират с прахови частици и ще станат едно цяло, основните последващи емисии, които се генерират непрекъснато, са основно прахови частици. PLA и найлоновите материали отделят по-малко емисии от ABS, когато се използват. Тези материали също генерират големи количества прахови частици, когато се използват за първи път, но не излъчват непрекъснато. Така че обикновено наричаме тези материали материали с ниски емисии.
В същото време те също забелязаха, че емисиите на PLA ще бъдат повлияни от марката на консумативите. Качеството на консумативите на различните марки е неравномерно, а емисиите на някои PLA дори се доближават до емисиите на ABS. Родни Вебер, изследовател в Технологичния институт на Джорджия, откри това след провеждане на експерименти върху емисиите на консумативи през 2017 г. и призова потребителите да бъдат внимателни при закупуването на евтини, нелицензирани консумативи. Той каза: „Открихме, че печатането с по-евтини нишки произвежда по-висока концентрация на аерозоли, отколкото използването на нишки, направени или препоръчани от оригинални или добре известни марки. Въпреки че PLA е направен от биоразградими материали като царевично нишесте, ние и Аерозолната асоциация установихме, че някои PLA отделят частици и съединения, които са дори по-токсични от ABS. Но тъй като PLA произвежда тези вредни вещества само в самото начало на печат, с течение на времето ABS консумативите отделят Токсичността на материала постепенно ще надхвърли токсичността на PLA консумативите. .
Оптимизиране на настройката: по-фина дюза, по-ниска температура на дюзата и изберете най-добрия ефект
Второ, хардуерните параметри варират от производител до производител и тези параметри могат да повлияят на емисиите. Особено при използване на PLA нишка и найлонова нишка, влиянието на марката и параметрите на принтера е по-очевидно. Някои настройки също оказват огромно влияние върху нивата на емисиите на прахови частици и летливи органични съединения.
Техническият университет в Бърно проведе проучване, в което изследователи сравняват ефекта от настройките на принтера върху ABS, PLA, PET и TPU материали. Резултатите показват, че когато изберем оптималните настройки за печат, можем да осигурим успешен печат, като минимизираме емисиите; в същото време, когато температурата на дюзата е настроена по-ниско, материалът ще произвежда по-малко емисии. Следователно, от гледна точка на респираторното здраве, изследователите препоръчват на потребителите на принтера да зададат възможно най-ниската температура на дюзата, дори по-ниска от тази, която производителят препоръчва. Проучването установи също, че размерът на дюзата има значителен ефект върху скоростта на изпускане и концентрацията на частици. За ABS, PET и PLA материали те установиха, че използването на {{0}}.4 mm дюза произвежда най-малко прахови частици. Изключение прави TPU, който увеличава размера на дюзата до 0,6 mm с по-малко емисии.
Констатациите също така показват, че материалният поток или скоростта на печат почти не влияят на емисиите. Следователно настройките на екструдера са най-критичният фактор, влияещ върху емисиите. Друго проучване, използващо ABS и PLA тестове, установи, че нагрята платформа за печат не увеличава емисиите, а вместо това спомага за увеличаване на размера на частиците, което улеснява намаляването на броя на частиците.
Почти всички изследователи посочват, че правилната вентилация е ключът към подобряване на качеството на въздуха в помещенията. Потребителят трябва да постави принтера на добре проветриво място и да инсталира вентилатор на изпускателния порт, за да постигне най-добър ефект. Всички вентилационни системи трябва да бъдат оборудвани с подходящи системи за филтриране на въздуха за употреба. Препоръчва се високоефективен въздушен (HEPA) филтър, който премахва до 99,95 процента от частиците. За намаляване на емисиите на VOC филтрите с активен въглен са най-доброто решение.
За отворени принтери добавете други поддържащи устройства
Добра идея е да покриете вашия 3D принтер с малък вентилиран корпус с въздушен филтър. Проучванията показват, че поставянето на настолен 3D принтер в заграждение с филтрирана вентилация може да намали нивата на емисии на частици с 97 процента. Все пак трябва да се отбележи, че когато купувате, трябва да проверите дали закупената обвивка има HEPA система, тъй като много черупки на 3D принтери на пазара се използват само за поддържане на топлина и нямат емисионен ефект.
Пречиствателите на въздух използват вентилатори за всмукване на въздух и премахване на различни замърсители чрез различни методи за филтриране и дезинфекция. Те могат значително да подобрят качеството на въздуха в работната зона на 3D принтера, но най-добре е да използвате пречиствател на въздуха с HEPA и филтри с активен въглен. Бъдете много внимателни, когато пазарувате въздушни филтри, тъй като филтрите, предназначени за прах и прегради, може да не отстранят напълно частиците или ЛОС, излъчвани от 3D принтерите. Не забравяйте редовно да сменяте филтъра на машината.
Кутия за принтер за HEPA филтър
Инсталирайте монитори за качество на въздуха на закрито
Мониторите за качество на въздуха могат да помогнат на потребителите да наблюдават нивата на потенциално вредни химикали в работните зони в реално време. Проучванията обаче стигнаха до смесени заключения относно това дали продуктите за потребителски монитори са достатъчно чувствителни, за да открият малките частици, излъчвани по време на процеса на 3D печат. Едно проучване показа, че по-голямата част от твърдите частици, отделяни от консумативите, са с размер между 0.05 и 0.2 микрона. Повечето домашни монитори за качество на въздуха могат да откриват само прахови частици с размер между 1 и 2,5 микрона (дефинирани като PM1-PM2.5). Въпреки това има някои монитори, които могат да открият частици под 0.1 микрона (дефинирани като PM0,1).
Някои проучвания показват, че мониторите за качество на въздуха не са непременно надеждни, дори в напреднали изследователски обекти. Но ако вашите монитори показват, че нивата на прахови частици вече са над 35 микрограма на кубичен метър, време е да започнете да търсите начини за почистване на емисиите от работното място.
РезюмеС развитието на науката и технологиите все повече класни стаи, университети и предприятия ще използват 3D принтери, защото те могат да играят огромна роля в образованието и научните изследвания. Въпреки че настоящите данни все още не са достатъчни, за да подкрепят установяването на индустриални стандарти, ние все още трябва да обърнем специално внимание на потенциалните опасности, да предотвратим проблемите, преди да се появят, да намалим възможните професионални рискове и да защитим децата от инциденти, подобни на меламин в миналото.