Hiina toodab igal aastal miljoneid tarbijatele mõeldud 3D-printereid ja müüb neid üle kogu maailma, millest suhtelist osa kasutavad kasutajad oma kodudes või kontorites.Küsimus on selles, kuidas on 3D-printimise ohutus?
Kui õhku täidab imeline sulava plasti lõhn, siis just sel ajal töötavad 3D-printerid kõvasti. Kuid võib-olla nägite eelmisel aastal meedias uudist, et 3D-printimine oli mürgine, ja muretsesite kindlasti: "Kui kahjulikud on need gaasid, mida 3D-printerid eralduvad inimorganismile? Kui paned magamistuppa 3D-printeri ja lasete see töötab üleöö, see on inimkehale kahjulik Kas see on kehale kahjulik? Kas see mõjutab töötajate tervist, kui 3D-printer on kontoris?
Millest need gaasid koosnevad? Kas see põhjustab vähki?
Uuringud on näidanud, et kõik 3D-printerid (käesolevas artiklis analüüsitakse peamiselt FDM/FFF 3D-printereid ning valguskõvastumise ja muid tehnoloogiaid võetakse arvesse hilisemas etapis) tekitavad printimisel emissioone, millest mõned on kahjutud, kuid millel on lõhn. on põhjustatud materjali kuumutamisest Toodetud hiljem, teised võivad olla tervisele ohtlikud. Et hinnata, kas need heitmed on ohutud, pöörake erilist tähelepanu printerite eralduvate tahkete osakeste (PM) ja lenduvate orgaaniliste ühendite (LOÜ) tasemele.
Sissehingatavad tahked osakesed (PM): tavaliselt kogunevad inimeste sissehingatud tahked osakesed kopsudesse. Kui tahkete osakeste tase on liiga kõrge, põhjustab see hingamisteede haigusi, näiteks astmat. Lisaks 3D-printeritele esinevad need osakesed ka igapäevaelus, näiteks autode heitgaasides, kulupõlengutes jne. PM2,5 on ka saasteindeks, millele me oma igapäevaelus sageli tähelepanu pöörame.
Lenduvad orgaanilised ühendid (LOÜ): Lenduvad orgaanilised ühendid, nagu formaldehüüd, on auto renoveerimisel või ostmisel sageli eriti murettekitavad. Eelmisel aastal, nagu vastavad uudised ütlesid, on mõned 3D-printeritest pärit lenduvad orgaanilised ühendid kantserogeensed, kuid nende heidete toksilisust ei ole täielikult uuritud ja uurimine on endiselt pooleli.
Kuigi üksikasjalikud uuringud on veel käimas, sõltub FDM-i heitkogustest inimestele põhjustatud ohu suurus töökeskkonnast ja kokkupuuteajast. 2021. aasta uuring näitas, et inimese kokkupuude heitgaasidega tund aega või vähem ei avalda tervisele mõju. Kuid neil, kes töötavad printeri juures rohkem kui 40 tundi nädalas, on oht hingamisteede probleemide tekkeks. Halltoonide piirkonda vahemikus 1 tund kuni 40 tundi tuleb veel katsetega kontrollida.
Samal ajal kui uuritakse ka laste kohta tehtud andmeid ja järeldusi, peame rohkem tähelepanu pöörama koolides toimuvale, eriti koolides 3D-printimise innovatsioonilaborites. USA Keskkonnakaitseagentuuri (EPA) uuring 3D-printerite emissioonide kohta viitab sellele, et lapsed võivad olla 3D-printerite emissioonide suhtes eriti tundlikud. Uuringust selgus, et 9–18-aastaste laste kopsude pindala oli pärast 3D-printimise käigus emiteeritud osakeste sissehingamist osakestega kaetud suurem kui täiskasvanutel. EPA usub, et see võib olla seotud laste suurema uudishimu ja eelistusega lähikontakti prindipeaga ning laste hingamisteed on alles arengujärgus ja vastuvõtlikud nakkustele.
Kuidas vähendada võimalikke terviseriske 3D-printerite kasutamisel
Kasutage madala emissiooniga materjali (nt PLA) ja valige originaal- või kaubamärgitraat
Esiteks on kõige suurem FDM-i heitkoguseid mõjutav tegur tarbekaubad. Mitmete USA Keskkonnakaitseagentuuri (EPA) ja teiste osakondade poolt läbi viidud uuringute kohaselt on kulumaterjalide tüübil emissioonidele määrava tähtsusega mõju, olenevalt tootja poolt kasutatavast toorainest ja vahepealsest sünteesiprotsessist – erinevad kulumaterjalid sisaldavad erinevat karastust. , värvained ja muud lisandid, millele kuumsulam mõjub erinevalt. Ka USA Toidu- ja Ravimiamet (FDA) teatas hiljuti: "Kuna 3D-printimise tehnoloogia rakendamine muutub üha ulatuslikumaks, on vaja uurida tarbitavate lisandite mõju inimeste tervisele. Tulevikus jätkab FDA uurida muid lisaaineid ja lenduvate orgaaniliste ühendite ja tahkete osakeste nendega seotud omadusi ning on välja antud asjakohased standardid.
Enamik praegustest FDA uuringutest keskendub kolmele kõige levinumale kulumaterjalile – ABS, PLA ja nailon, kusjuures ABS klassifitseeritakse üldiselt kõrge kiirgusega materjaliks. ABS-i kasutamisel tekib alguses suur hulk tahkeid osakesi ja lenduvaid orgaanilisi ühendeid ning seejärel on emissioonid stabiilsed kogu printimisprotsessi vältel. Nagu eespool mainitud, kuna eralduvad lenduvad orgaanilised ühendid ühinevad kiiresti tahkete osakestega ja muutuvad üheks, on peamised järgnevad heitkogused, mis pidevalt tekivad, põhiliselt tahked osakesed. PLA ja nailonmaterjalid eraldavad kasutamisel vähem heitgaase kui ABS. Need materjalid tekitavad esmakordsel kasutamisel ka suures koguses tahkeid osakesi, kuid ei eraldu pidevalt. Nii et üldiselt nimetame neid materjale madala emissiooniga materjalideks.
Samal ajal märkasid nad ka, et PLA emissiooni mõjutab tarbekaupade kaubamärk. Erinevate kaubamärkide kulumaterjalide kvaliteet on ebaühtlane ja mõne PLA emissioon on isegi lähedal ABS-i emissioonile. Georgia Tehnoloogiainstituudi teadur Rodney Weber avastas selle pärast 2017. aastal tarbekaupade heitkoguste katseid ja kutsus kasutajaid üles olema ettevaatlikud odavate litsentseerimata tarbekaupade ostmisel. Ta ütles: "Leidsime, et odavamate filamentidega printimisel tekib suurem aerosoolide kontsentratsioon kui originaalsete või tuntud kaubamärkide valmistatud või soovitatud filamentide kasutamisel. Kuigi PLA on valmistatud biolagunevatest materjalidest, nagu maisitärklis, oleme me ja Aerosol Association avastanud, et osa PLA-st eraldab osakesi ja ühendeid, mis on isegi mürgisemad kui ABS. Kuid kuna PLA toodab neid kahjulikke aineid alles printimise alguses, siis aja jooksul eralduvad ABS-i kulumaterjalid. Materjali toksilisus ületab järk-järgult PLA kulumaterjalide toksilisuse. .
Seadistuse optimeerimine: peenem otsik, madalam düüsi temperatuur ja parima efekti valimine
Teiseks on riistvaraparameetrid tootjate lõikes erinevad ja need parameetrid võivad emissioone mõjutada. Eriti PLA-hõõgniidi ja nailonkiudude kasutamisel on printeri kaubamärgi ja parameetrite mõju ilmsem. Mõned seadistused mõjutavad tohutult ka tahkete osakeste ja lenduvate orgaaniliste ühendite heitkoguseid.
Brno Tehnikaülikool viis läbi uuringu, milles teadlased võrdlesid printeri sätete mõju ABS-, PLA-, PET- ja TPU materjalidele. Tulemused näitavad, et kui valime optimaalsed prindisätted, saame tagada eduka printimise, minimeerides samal ajal emissioone; samal ajal, kui düüsi temperatuur on seatud madalamaks, tekitab materjal vähem heitmeid. Seetõttu soovitavad teadlased hingamisteede tervise seisukohast printeri kasutajatel seada madalaima võimaliku düüsi temperatuuri, isegi madalama, kui tootja soovitab. Uuringus leiti ka, et düüside suurusel oli oluline mõju nii tühjenduskiirusele kui ka osakeste kontsentratsioonile. ABS-, PET- ja PLA-materjalide puhul leidsid nad, et {{0}},4 mm otsiku kasutamine tekitas kõige vähem osakesi. Erandiks on TPU, mis suurendab düüsi suurust 0,6 mm-ni väiksema emissiooniga.
Tulemused näitavad ka, et materjalivoog või printimiskiirus ei mõjuta heitkoguseid vaevu. Seetõttu on ekstruuderi seaded kõige kriitilisem tegur, mis mõjutab heitmeid. Teises ABS- ja PLA-teste kasutavas uuringus leiti, et kuumutatud prindiplatvorm ei suurendanud heitkoguseid, vaid aitas hoopis suurendada osakeste suurust, muutes osakeste arvu vähendamise lihtsamaks.
Peaaegu kõik teadlased märgivad, et õige ventilatsioon on siseõhu kvaliteedi parandamise võti. Parima efekti saavutamiseks peaks kasutaja panema printeri hästi ventileeritavasse kohta ja paigaldama väljalaskeavale ventilaatori. Kõik ventilatsioonisüsteemid peavad olema varustatud kasutamiseks sobivate õhufiltrisüsteemidega. Soovitatav on kõrge efektiivsusega õhufilter (HEPA), mis eemaldab kuni 99,95 protsenti tahketest osakestest. Lenduvate orgaaniliste ühendite heitkoguste vähendamiseks on aktiivsöefiltrid parim lahendus.
Avatud printerite jaoks lisage muid tugiseadmeid
Hea mõte on katta oma 3D-printer väikese õhuava õhufiltriga korpusega. Uuringud on näidanud, et lauaarvuti 3D-printeri paigutamine filtreeritud ventilatsiooniga korpusesse võib vähendada osakeste heitkoguseid 97 protsenti. Samas tuleb tähele panna, et ostes tuleks kontrollida, kas ostetud kestal on HEPA süsteem, sest paljusid turul olevaid 3D printeri kestasid kasutatakse ainult soojuse säilitamiseks ja neil puudub emissiooniefekt.
Õhupuhastid kasutavad ventilaatoreid õhu sissetõmbamiseks ja erinevate saasteainete eemaldamiseks erinevate filtreerimis- ja desinfitseerimismeetodite abil. Need võivad 3D-printeri tööpiirkonna õhukvaliteedi parandamisel palju ära teha, kuid kõige parem on kasutada HEPA- ja aktiivsöefiltritega õhupuhastit. Olge õhufiltrite ostmisel väga ettevaatlik, kuna tolmu ja vaheseinte jaoks mõeldud filtrid ei pruugi täielikult eemaldada 3D-printerite eraldatavaid tahkeid osakesi või lenduvaid orgaanilisi aineid. Ärge unustage regulaarselt masina filtrit vahetada.
Printeri korpus HEPA filtri jaoks
Paigaldage õhukvaliteedi monitorid siseruumidesse
Õhukvaliteedi monitorid võivad aidata kasutajatel jälgida reaalajas potentsiaalselt kahjulike kemikaalide taset tööpiirkondades. Uuringud on aga jõudnud vastuolulistele järeldustele selle kohta, kas tarbijatele mõeldud monitorid on piisavalt tundlikud, et tuvastada 3D-printimise käigus eralduvad väikesed osakesed. Üks uuring näitas, et valdav enamus kulumaterjalidest eraldunud tahketest osakestest oli vahemikus 0.05 kuni 0,2 mikronit. Enamik kodu õhukvaliteedi monitore suudab tuvastada ainult 1–2,5 mikroni suuruseid osakesi (määratletud kui PM1-PM2,5). Siiski on mõned monitorid, mis suudavad tuvastada osakesi, mis on väiksemad kui 0,1 mikronit (määratletud kui PM0,1).
Mõned uuringud on näidanud, et õhukvaliteedi monitorid ei pruugi olla usaldusväärsed, isegi kõrgetasemelistes uurimiskeskustes. Kuid kui teie monitorid näitavad, et PM tase on juba üle 35 mikrogrammi kuupmeetri kohta, on aeg hakata otsima võimalusi oma tööpiirkonna heitkoguste puhastamiseks.
KokkuvõteTeaduse ja tehnoloogia arenguga hakkab üha enam klassiruume, ülikoole ja ettevõtteid kasutama 3D-printereid, kuna neil võib olla hariduses ja teadusuuringutes suur roll. Kuigi praegused andmed on endiselt ebapiisavad, et toetada tööstusstandardite kehtestamist, peame siiski pöörama erilist tähelepanu võimalikele ohtudele, ennetama probleeme enne nende tekkimist, vähendama võimalikke tööga seotud ohte ja kaitsma lapsi melamiiniga sarnaste juhtumite eest minevikus.