Čína každý rok vyrábí miliony spotřebitelských 3D tiskáren a prodává je po celém světě, z čehož relativní část používají uživatelé ve svých domovech nebo kancelářích.Otázkou je, jaká je bezpečnost 3D tisku?
Když se vzduch naplní nádhernou vůní tajícího se plastu, je to přesně v této době, kdy 3D tiskárny usilovně pracují. Možná jste ale minulý rok viděli v médiích zprávu, že 3D tisk byl toxický a museli jste se obávat: "Jak škodlivé jsou tyto plyny emitované 3D tiskárnami lidskému tělu? Pokud dáte 3D tiskárnu do ložnice a necháte běží přes noc, bude to škodlivé pro lidské tělo.Je to škodlivé pro tělo?Ovlivní to zdraví zaměstnanců, pokud bude 3D tiskárna umístěna v kanceláři?
Z čeho se tyto plyny skládají? Způsobí to rakovinu?
Studie ukázaly, že všechny 3D tiskárny (tento článek analyzuje hlavně 3D tiskárny FDM/FFF a v pozdější fázi se bude vytvrzovat světlem a další technologie) budou při tisku produkovat emise, z nichž některé jsou neškodné, ale mají zápach, který jsou způsobeny zahříváním materiálu Vyrábějí se později, jiné mohou být zdraví nebezpečné. Chcete-li posoudit, zda jsou tyto emise bezpečné, věnujte zvláštní pozornost úrovním pevných částic (PM) a těkavých organických sloučenin (VOC) emitovaných tiskárnami.
Inhalovatelné částice (PM): Částice vdechované lidmi se obvykle hromadí v plicích. Pokud je hladina pevných částic příliš vysoká, způsobí respirační onemocnění, jako je astma. Kromě 3D tiskáren se tyto částice objevují také v každodenním životě, jako jsou výfuky automobilů, pálení lesních požárů atd. PM2,5 je také index znečištění, kterému často věnujeme pozornost v našem každodenním životě.
Těkavé organické sloučeniny (VOC): VOC, jako je formaldehyd, jsou často předmětem zvláštního zájmu při renovaci nebo nákupu automobilu. V loňském roce, jak uvedly související zprávy, některé VOC z 3D tiskáren jsou karcinogenní, ale toxicita těchto emisí nebyla plně prostudována a vyšetřování stále probíhá.
Přestože podrobná vyšetřování stále probíhají, velikost nebezpečí pro člověka z emisí FDM závisí na provozním prostředí a době expozice. Studie z roku 2021 zjistila, že vystavení člověka emisím po dobu jedné hodiny nebo méně nemá žádné zdravotní účinky. Ale ti, kteří pracují kolem tiskárny více než 40 hodin týdně, jsou vystaveni riziku vzniku respiračních problémů. Oblast ve stupních šedi mezi 1 hodinou a 40 hodinami musí být ještě dále ověřena experimenty.
Zatímco se také studují data a závěry o dětech, musíme věnovat více pozornosti tomu, co se děje ve školách, zejména v laboratořích pro inovace 3D tisku ve školách. Studie US Environmental Protection Agency (EPA) o emisích z 3D tiskáren naznačuje, že děti mohou být emisemi z 3D tiskáren obzvláště zranitelné. Studie zjistila, že děti ve věku od 9 do 18 let měly větší povrch plic pokrytý částicemi po vdechnutí částic emitovaných 3D tiskem ve srovnání s dospělými. EPA se domnívá, že to může souviset s větší zvídavostí a preferencí dětí pro blízký kontakt s tiskovou hlavou a že dýchací cesty dětí jsou stále ve vývojovém stádiu a jsou náchylné k infekci.
Jak snížit možná zdravotní rizika při používání 3D tiskáren
Použijte nízkoemisní materiál (např. PLA) a zvolte originální nebo značkový drát
Za prvé, největším faktorem ovlivňujícím emise FDM jsou spotřební materiály. Podle několika studií provedených Agenturou pro ochranu životního prostředí USA (EPA) a dalšími odděleními má typ spotřebního materiálu zásadní vliv na emise v závislosti na surovinách používaných výrobcem a procesu meziproduktové syntézy – různé spotřební materiály obsahují různá zpevnění. , barviva a další přísady, na které má tavenina rozdílný vliv. Americký Úřad pro kontrolu potravin a léčiv (FDA) také nedávno uvedl: "S tím, jak je aplikace technologie 3D tisku stále rozsáhlejší, je nutné zkoumat dopad spotřebních přísad na lidské zdraví. V budoucnu bude FDA pokračovat zkoumat další přísady a související vlastnosti těkavých organických sloučenin a částic a byly vydány příslušné normy."
Většina současného výzkumu FDA se zaměřuje na tři nejběžnější spotřební materiály – ABS, PLA a nylon, přičemž ABS je obecně klasifikován jako materiál s vysokými emisemi. Při použití ABS bude na začátku generováno velké množství PM a VOC a poté budou emise stabilní během celého procesu tisku. Jak bylo uvedeno výše, protože emitované VOC se rychle spojí s částicemi a stanou se jednou, hlavní následné emise, které jsou nepřetržitě vytvářeny, jsou v podstatě částice. Materiály PLA a nylon při použití vypouštějí méně emisí než ABS. Tyto materiály také při prvním použití vytvářejí velké množství částic, ale nevypouštějí nepřetržitě. Obecně tedy tyto materiály nazýváme nízkoemisní materiály.
Zároveň si také všimli, že emise PLA budou ovlivněny značkou spotřebního materiálu. Kvalita spotřebního materiálu různých značek je nerovnoměrná a emise některých PLA se dokonce blíží emisím ABS. Rodney Weber, výzkumník z Georgia Institute of Technology, to objevil po provedení experimentů se spotřebními emisemi v roce 2017 a vyzval uživatele, aby byli opatrní při nákupu levného, nelicencovaného spotřebního materiálu. Řekl: "Zjistili jsme, že tisk s levnějšími filamenty produkoval vyšší koncentraci aerosolů než s použitím filamentů vyrobených nebo doporučených originálními nebo dobře známými značkami. Přestože PLA je vyroben z biologicky odbouratelných materiálů, jako je kukuřičný škrob, my a Aerosol Association jsme zjistili, že některé PLA emitují částice a sloučeniny, které jsou ještě toxičtější než ABS. Ale protože PLA produkuje tyto škodlivé látky pouze na samém začátku tisku, spotřební materiál ABS časem emituje Toxicita materiálu bude postupně převyšovat toxicitu emisí spotřebního materiálu PLA .
Optimalizace nastavení: jemnější tryska, nižší teplota trysky a výběr nejlepšího efektu
Za druhé, hardwarové parametry se liší výrobce od výrobce a tyto parametry mohou ovlivnit emise. Zejména při použití PLA filamentu a nylonového filamentu je vliv značky a parametrů tiskárny patrnější. Některá nastavení mají také obrovský dopad na míru emisí PM a VOC.
Vysoké učení technické v Brně provedlo studii, ve které vědci porovnávali vliv nastavení tiskárny na materiály ABS, PLA, PET a TPU. Výsledky ukazují, že když zvolíme optimální nastavení tisku, můžeme zajistit úspěšný tisk při minimalizaci emisí; zároveň, když je teplota trysky nastavena níže, materiál bude produkovat méně emisí. Z hlediska zdraví dýchacích cest proto výzkumníci doporučují uživatelům tiskáren, aby nastavili nejnižší možnou teplotu trysek, dokonce nižší, než doporučuje výrobce. Studie také zjistila, že velikost trysky měla významný vliv jak na rychlost vypouštění, tak na koncentraci částic. U materiálů ABS, PET a PLA zjistili, že nejméně PM vyprodukovalo použití {{0}} 0,4mm trysky. Výjimkou je TPU, který zvětšuje velikost trysky na 0,6 mm s menšími emisemi.
Zjištění také ukazují, že tok materiálu nebo rychlost tisku emise sotva ovlivňují. Proto je nastavení extruderu nejkritičtějším faktorem ovlivňujícím emise. Další studie využívající testy ABS a PLA zjistila, že vyhřívaná tisková platforma nezvýšila emise, ale naopak pomohla zvětšit velikost částic, což usnadňuje snížení počtu částic.
Téměř všichni vědci poukazují na to, že správné větrání je klíčem ke zlepšení kvality vnitřního vzduchu. Uživatel by měl umístit tiskárnu na dobře větrané místo a na výfukový port nainstalovat ventilátor, aby bylo dosaženo nejlepšího účinku. Všechny ventilační systémy by měly být vybaveny vhodnými systémy filtrace vzduchu pro použití. Doporučuje se vysoce účinný vzduchový (HEPA) filtr, který odstraní až 99,95 procenta pevných částic. Pro snížení emisí VOC jsou nejlepším řešením filtry s aktivním uhlím.
U otevřených tiskáren přidejte další podpůrná zařízení
Je dobré zakrýt vaši 3D tiskárnu malým odvětrávaným krytem se vzduchovým filtrem. Studie ukázaly, že umístění stolní 3D tiskárny do krytu s filtrovanou ventilací může snížit emise částic o 97 procent. Je však třeba poznamenat, že při nákupu byste měli zkontrolovat, zda zakoupená skořepina má systém HEPA, protože mnoho skořepin 3D tiskáren na trhu se používá pouze k udržení tepla a nemají žádný emisní efekt.
Čističe vzduchu používají ventilátory k nasávání vzduchu a odstraňování různých znečišťujících látek pomocí různých metod filtrace a dezinfekce. Mohou výrazně zlepšit kvalitu vzduchu v pracovní oblasti 3D tiskárny, ale nejlepší je použít čističku vzduchu s HEPA a filtry s aktivním uhlím. Při nákupu vzduchových filtrů buďte velmi opatrní, protože filtry určené pro prach a přepážky nemusí zcela odstranit částice nebo VOC emitované 3D tiskárnami. Nezapomeňte pravidelně měnit filtr na stroji.
Kryt tiskárny pro HEPA filtr
Instalujte monitory kvality vzduchu uvnitř
Monitory kvality vzduchu mohou uživatelům pomoci sledovat úrovně potenciálně škodlivých chemikálií v pracovních oblastech v reálném čase. Studie však dospěly ke smíšeným závěrům o tom, zda jsou monitorovací produkty pro spotřebitele dostatečně citlivé, aby detekovaly drobné částice emitované během procesu 3D tisku. Jedna studie ukázala, že naprostá většina pevných částic emitovaných ze spotřebního materiálu měla velikost mezi 0.05 až 0,2 mikronu. Většina domácích monitorů kvality vzduchu dokáže detekovat pouze částice o velikosti mezi 1 a 2,5 mikronu (definované jako PM1-PM2,5). Existují však monitory, které dokážou detekovat částice pod 0,1 mikronu (definované jako PM0,1).
Některé studie poukázaly na to, že monitory kvality ovzduší nejsou nutně spolehlivé, a to ani na pokročilých výzkumných pracovištích. Ale pokud vaše monitory ukazují, že úrovně PM jsou již vyšší než 35 mikrogramů na metr krychlový, je na čase začít hledat způsoby, jak vyčistit emise na pracovišti.
souhrnS rozvojem vědy a techniky bude stále více učeben, univerzit a podniků používat 3D tiskárny, protože mohou hrát obrovskou roli ve vzdělávání a vědeckém výzkumu. Přestože současná data stále nepostačují k podpoře stanovení průmyslových standardů, stále musíme věnovat zvláštní pozornost potenciálním nebezpečím, předcházet problémům dříve, než nastanou, snížit možná pracovní rizika a chránit děti před incidenty podobnými melaminu v minulosti.