Čína každoročne vyrába milióny spotrebiteľských 3D tlačiarní a predáva ich po celom svete, pričom relatívnu časť z nich používajú používatelia vo svojich domácnostiach alebo kanceláriách.Otázkou je, aká je bezpečnosť 3D tlače?
Keď je vzduch naplnený nádhernou vôňou topiaceho sa plastu, presne v tomto čase 3D tlačiarne tvrdo pracujú. Možno ste však minulý rok videli v médiách správu, že 3D tlač bola toxická a určite ste sa obávali: "Ako škodlivé sú tieto plyny, ktoré 3D tlačiarne vypúšťajú do ľudského tela? Ak dáte 3D tlačiareň do spálne a necháte beží cez noc, bude to škodlivé pre ľudský organizmus.Je to škodlivé pre telo?Ovplyvní to zdravie zamestnancov, ak bude 3D tlačiareň umiestnená v kancelárii?
Z čoho sú tieto plyny zložené? Spôsobí to rakovinu?
Štúdie ukázali, že všetky 3D tlačiarne (tento článok analyzuje hlavne 3D tlačiarne FDM/FFF a v neskoršej fáze sa bude sledovať vytvrdzovanie svetlom a ďalšie technológie) budú pri tlači produkovať emisie, z ktorých niektoré sú neškodné, ale majú zápach, ktorý sú spôsobené zahrievaním materiálu Vyrobené neskôr, iné môžu byť zdraviu nebezpečné. Ak chcete posúdiť, či sú tieto emisie bezpečné, venujte osobitnú pozornosť úrovniam tuhých častíc (PM) a prchavých organických zlúčenín (VOC) emitovaných tlačiarňami.
Inhalovateľné častice (PM): Častice vdychované ľuďmi sa zvyčajne hromadia v pľúcach. Ak je hladina pevných častíc príliš vysoká, spôsobí to ochorenia dýchacích ciest, ako je astma. Okrem 3D tlačiarní sa tieto častice objavujú aj v každodennom živote, ako sú výfukové plyny áut, horenie lesných požiarov atď. PM2,5 je tiež index znečistenia, ktorému často venujeme pozornosť v našom každodennom živote.
Prchavé organické zlúčeniny (VOC): Prchavé organické zlúčeniny, ako je formaldehyd, sú často predmetom záujmu najmä pri renovácii alebo kúpe auta. Minulý rok, ako sa uvádza v súvisiacich správach, niektoré VOC z 3D tlačiarní sú karcinogénne, ale toxicita týchto emisií nebola úplne preskúmaná a vyšetrovanie stále prebieha.
Hoci podrobné vyšetrovanie stále prebieha, rozsah nebezpečenstva pre ľudí z emisií FDM závisí od prevádzkového prostredia a času expozície. Štúdia z roku 2021 zistila, že vystavenie človeka emisiám na hodinu alebo menej nemá žiadne zdravotné účinky. Ale tí, ktorí pracujú okolo tlačiarne viac ako 40 hodín týždenne, sú vystavení riziku vzniku respiračných problémov. Oblasť odtieňov šedej medzi 1 hodinou a 40 hodinami je ešte potrebné ďalej overiť experimentmi.
Zatiaľ čo sa študujú aj údaje a závery o deťoch, musíme venovať väčšiu pozornosť tomu, čo sa deje v školách, najmä v laboratóriách inovácií 3D tlače na školách. Štúdia americkej Agentúry na ochranu životného prostredia (EPA) o emisiách 3D tlačiarní naznačuje, že deti môžu byť obzvlášť citlivé na emisie 3D tlačiarní. Štúdia zistila, že deti vo veku od 9 do 18 rokov mali väčšiu plochu pľúc pokrytú časticami po vdýchnutí častíc emitovaných 3D tlačou v porovnaní s dospelými. EPA sa domnieva, že to môže súvisieť s väčšou zvedavosťou detí a preferenciou blízkeho kontaktu s tlačovou hlavou a že dýchacie cesty detí sú stále vo vývinovom štádiu a sú náchylné na infekciu.
Ako znížiť možné zdravotné riziká pri používaní 3D tlačiarní
Použite nízkoemisný materiál (napríklad PLA) a vyberte si originálny alebo značkový drôt
Po prvé, najväčším faktorom ovplyvňujúcim emisie FDM je spotrebný materiál. Podľa viacerých štúdií vykonaných Americkou agentúrou pre ochranu životného prostredia (EPA) a ďalšími oddeleniami má typ spotrebného materiálu zásadný vplyv na emisie v závislosti od surovín použitých výrobcom a procesu medziproduktovej syntézy – rôzne spotrebné materiály obsahujú rôzne tvrdenia. , farbivá a iné prísady, na ktoré má horúca tavenina rozdielny vplyv. Americký Úrad pre kontrolu potravín a liečiv (FDA) tiež nedávno uviedol: "Keďže sa aplikácia technológie 3D tlače stáva čoraz rozsiahlejšou, je potrebné skúmať vplyv spotrebných prísad na ľudské zdravie. V budúcnosti bude FDA pokračovať preskúmať ďalšie prísady a súvisiace charakteristiky prchavých organických zlúčenín a tuhých častíc a boli vydané príslušné normy."
Väčšina súčasného výskumu FDA sa zameriava na tri najbežnejšie spotrebné materiály – ABS, PLA a nylon, pričom ABS je všeobecne klasifikovaný ako vysokoemisný materiál. Pri použití ABS sa na začiatku vytvorí veľké množstvo PM a VOC a potom budú emisie stabilné počas celého procesu tlače. Ako bolo uvedené vyššie, pretože emitované VOC sa rýchlo spoja s časticami a stanú sa jedným, hlavné následné emisie, ktoré sa neustále vytvárajú, sú v podstate častice. PLA a nylonové materiály vypúšťajú pri použití menej emisií ako ABS. Tieto materiály tiež pri prvom použití vytvárajú veľké množstvo pevných častíc, ale neuvoľňujú sa nepretržite. Vo všeobecnosti teda tieto materiály nazývame nízkoemisné materiály.
Zároveň si všimli aj to, že emisie PLA ovplyvní značka spotrebného materiálu. Kvalita spotrebného materiálu rôznych značiek je nerovnomerná a emisie niektorých PLA sa dokonca približujú emisiám ABS. Rodney Weber, výskumník z Georgia Institute of Technology, to zistil po vykonaní experimentov s emisiami spotrebného materiálu v roku 2017 a vyzval používateľov, aby boli opatrní pri nákupe lacného, nelicencovaného spotrebného materiálu. Povedal: "Zistili sme, že tlač s lacnejšími vláknami produkuje vyššiu koncentráciu aerosólov ako pri použití vlákien vyrobených alebo odporúčaných originálnymi alebo známymi značkami. Hoci PLA je vyrobený z biologicky odbúrateľných materiálov, ako je kukuričný škrob, my a Aerosol Association sme zistili, že niektoré PLA vyžarujú častice a zlúčeniny, ktoré sú ešte toxickejšie ako ABS. Ale keďže PLA produkuje tieto škodlivé látky len na samom začiatku tlače, spotrebný materiál ABS časom vyžaruje Toxicita materiálu postupne prevýši toxicitu emisií spotrebného materiálu PLA .
Optimalizácia nastavenia: jemnejšia tryska, nižšia teplota trysky a výber najlepšieho efektu
Po druhé, hardvérové parametre sa líšia od výrobcu k výrobcovi a tieto parametre môžu ovplyvniť emisie. Najmä pri použití PLA filamentu a nylonového filamentu je výraznejší vplyv značky a parametrov tlačiarne. Niektoré nastavenia majú tiež obrovský vplyv na mieru emisií PM a VOC.
Vysoké učení technické v Brne uskutočnilo štúdiu, v ktorej vedci porovnávali vplyv nastavenia tlačiarne na materiály ABS, PLA, PET a TPU. Výsledky ukazujú, že keď zvolíme optimálne nastavenia tlače, môžeme zabezpečiť úspešnú tlač a zároveň minimalizovať emisie; zároveň, keď je teplota trysky nastavená nižšie, materiál bude produkovať menej emisií. Preto z hľadiska zdravia dýchacích ciest výskumníci odporúčajú používateľom tlačiarní nastaviť najnižšiu možnú teplotu trysky, dokonca nižšiu, ako odporúča výrobca. Štúdia tiež zistila, že veľkosť trysky mala významný vplyv na rýchlosť výboja a koncentráciu častíc. Pri materiáloch ABS, PET a PLA zistili, že najmenej PM vyprodukovalo použitie {{0}} 0,4 mm trysky. Výnimkou je TPU, ktorý zväčšuje veľkosť trysky na 0,6 mm s menšími emisiami.
Zistenia tiež ukazujú, že tok materiálu alebo rýchlosť tlače sotva ovplyvňujú emisie. Preto sú nastavenia extrudéra najkritickejším faktorom ovplyvňujúcim emisie. Iná štúdia využívajúca testy ABS a PLA zistila, že vyhrievaná tlačová platforma nezvýšila emisie, ale namiesto toho pomohla zväčšiť veľkosť častíc, čím sa uľahčilo zníženie počtu častíc.
Takmer všetci vedci poukazujú na to, že správne vetranie je kľúčom k zlepšeniu kvality vzduchu v interiéri. Používateľ by mal umiestniť tlačiareň na dobre vetrané miesto a na výfukový otvor nainštalovať ventilátor, aby sa dosiahol čo najlepší efekt. Všetky ventilačné systémy by mali byť vybavené vhodnými systémami na filtráciu vzduchu. Odporúča sa vysokoúčinný vzduchový (HEPA) filter, ktorý odstráni až 99,95 percenta pevných častíc. Na zníženie emisií VOC sú filtre s aktívnym uhlím najlepším riešením.
Pre otvorené tlačiarne pridajte ďalšie podporné zariadenia
Je dobré zakryť vašu 3D tlačiareň malým vetracím krytom so vzduchovým filtrom. Štúdie ukázali, že umiestnenie stolnej 3D tlačiarne do krytu s filtrovanou ventiláciou môže znížiť emisie častíc o 97 percent. Je však potrebné poznamenať, že pri nákupe by ste si mali skontrolovať, či zakúpená škrupina má HEPA systém, pretože veľa škrupín 3D tlačiarní na trhu sa používa iba na udržiavanie tepla a nemá žiadny emisný efekt.
Čističe vzduchu používajú ventilátory na nasávanie vzduchu a odstránenie rôznych znečisťujúcich látok prostredníctvom rôznych filtračných a dezinfekčných metód. Môžu výrazne zlepšiť kvalitu vzduchu v pracovnej oblasti 3D tlačiarne, ale najlepšie je použiť čističku vzduchu s HEPA a filtrami s aktívnym uhlím. Pri nákupe vzduchových filtrov buďte veľmi opatrní, pretože filtre určené na prach a priečky nemusia úplne odstrániť častice alebo VOC emitované 3D tlačiarňami. Nezabudnite pravidelne vymieňať filter na stroji.
Kryt tlačiarne pre HEPA filter
Nainštalujte monitory kvality vzduchu v interiéri
Monitory kvality ovzdušia môžu používateľom pomôcť monitorovať hladiny potenciálne škodlivých chemikálií v pracovných priestoroch v reálnom čase. Štúdie však dospeli k zmiešaným záverom o tom, či sú spotrebiteľské monitorovacie produkty dostatočne citlivé na to, aby detekovali drobné častice emitované počas procesu 3D tlače. Jedna štúdia ukázala, že veľká väčšina pevných častíc emitovaných zo spotrebného materiálu mala veľkosť medzi 0.05 až 0,2 mikrónu. Väčšina domácich monitorov kvality ovzdušia dokáže detekovať iba častice s veľkosťou od 1 do 2,5 mikrónu (definované ako PM1-PM2,5). Existujú však monitory, ktoré dokážu rozpoznať častice menšie ako 0,1 mikrónu (definované ako PM0,1).
Niektoré štúdie poukázali na to, že monitory kvality ovzdušia nie sú nevyhnutne spoľahlivé, dokonca ani na vyspelých výskumných miestach. Ak však vaše monitory ukazujú, že úrovne PM sú už vyššie ako 35 mikrogramov na meter kubický, je čas začať hľadať spôsoby, ako vyčistiť emisie z vašej pracovnej oblasti.
ZhrnutieS rozvojom vedy a techniky bude čoraz viac tried, univerzít a podnikov využívať 3D tlačiarne, pretože môžu zohrávať obrovskú úlohu vo vzdelávaní a vedeckom výskume. Hoci súčasné údaje sú stále nedostatočné na podporu zavedenia priemyselných noriem, stále musíme venovať osobitnú pozornosť potenciálnym nebezpečenstvám, predchádzať problémom skôr, ako sa vyskytnú, znižovať možné riziká pri práci a chrániť deti pred incidentmi podobnými melamínu v minulosti.