Безопасность в 3D печати: какие меры предосторожности следует принимать?
В наши дни все большее число компаний понимают огромные выгоды аддитивного производства и стремятся внедрить 3D печать в свои будущие рабочие процессы. Сокращение времени и затрат, а также расширение возможностей дизайна во всем, начиная от прототипов и заканчивая самыми сложными компонентами, являются основой этого тренда.
Причем не только крупные компании, но и все больше частных лиц с энтузиазмом относятся к 3D печати и пробуют различные дизайны и материалы в домашних условиях. Несмотря на то, что покупка 3D принтера и изготовление всего, что захочется, кажутся привлекательными, реальность часто иная. Хотя многие 3D принтеры заявляются производителями как простые в использовании, даже опытные пользователи могут допускать ошибки — поэтому важно соблюдать несколько мер предосторожности при 3D печати для вашей безопасности и безопасности окружающих.
Неважно, используется ли филамент, смола или порошок, применяется лазер или УФ-свет, необходимо всегда правильно обращаться с каждым материалом и процессом, чтобы предотвратить возможные угрозы для здоровья. Кроме того, при 3D печати особенно важно помнить о мерах безопасности, которые можно принять для защиты себя и окружающих. В этой статье вы узнаете о потенциальных рисках работы с 3D принтером и о том, какие шаги можно предпринять, чтобы обеспечить безопасные условия для 3D печати и сохранить своё здоровье.
Содержание:
Перед печатью
Во-первых, мы хотели бы подчеркнуть несколько действий, которые нужно совершить перед приобретением 3D принтера и его первой эксплуатацией. Если вы решили купить 3D принтер, есть возможность принять меры безопасности ещё до того, как приобрести устройство.
В Европе, если оборудование имеет маркировку CE, это говорит о его соответствии требованиям действующих директив ЕС и разрешение продаваться в странах Евросоюза.
В Великобритании вы можете встретить знак UKCA, а в США — UL (хотя это добровольная, а не обязательная сертификация). Несмотря на то, что эти знаки не гарантируют абсолютную безопасность 3D печати, они показывают, что принтеры удовлетворяют определённым основным стандартам.
Принцип STOP
Теперь давайте поговорим об общих правилах безопасности в соответствии с принципом STOP. Этот принцип описывает последовательность предохранительных действий, которых необходимо придерживаться, и предоставляет работодателям, а также частным лицам, помощь в выборе и приоритизации мер предосторожности, где каждая буква обозначает определенное руководство.
«S» означает замену и подчеркивает выбор процессов и материалов. Это наиболее важный и эффективный метод защиты, который должен рассматриваться в первую очередь. Она подразумевает, что любой риск должен быть заменен менее опасным процессом или материалом для минимизации угроз безопасности с самого начала.
Следующая мера защиты обозначена буквой «T» и представляет собой технические меры предосторожности. Это включает три аспекта – применение закрытых систем, систем экстракции и вентиляции помещений.
«О» обозначает организационные меры. Их необходимо внедрять, если достичь цели защиты не получается ни заменой, ни техническими способами. Организационные меры могут включать, например, правила минимального времени пребывания для уменьшения воздействия или разработку рабочих и исполнительных инструкций.
В завершение следует учитывать личные меры. Они занимают последнее место в иерархии STOP и должны приниматься в случае, если предшествующие меры не обеспечивают достаточную защиту или частными лицами при нерегулярном и случайном воздействии. Тем не менее, конкретные меры безопасности зависят от используемого процесса и могут варьироваться соответственно. Далее мы рассмотрим возможные риски, связанные с определенными процессами и материалами, и покажем вам, какие технические, организационные и личные меры вы можете принять.
Во время печати
Различные процессы печати и материалы влекут за собой разные риски, о которых вам следует знать. Далее мы обратим ваше внимание на возможные опасности и соответствующие меры при 3D печати с использованием филаментов, синтетических смол, порошков и других материалов.
Использование филаментов
Согласно отчету Hubs за 2023 год, самым популярным способом печати является моделирование методом наплавления, и все большее число домашних хозяйств и офисов регулярно используют 3D принтеры FDM/FFF. Тем не менее, несмотря на то, что 3D печать с использованием филаментов может показаться безобидной на первый взгляд, она все же может представлять определенные риски для здоровья.
Исследование, проведенное Институтом исследований UL и опубликованное в документе "Руководство по безопасному использованию 3D печати в университетах, UL 200B", рассмотрело выбросы, образующиеся при печати FDM/FFF. Ученые установили, что в процессе экструзии материала выделяются мелкие частицы и летучие органические вещества, известные как ЛОВ. Эти ультра-мелкие частицы и ЛОВ могут действовать как газ, проникать глубоко в легкие и попадать в кровоток, вызывая раздражение глаз, носа и горла. Это значит, что воздействие этих веществ может представлять собой риск для здоровья человека, особенно при печати в условиях слабой вентиляции.
Учитывая разнообразие материалов, применяемых в 3D печати с использованием филаментов, были установлены различия в выбросах вредных веществ. Например, выяснилось, что ABS (акрилонитрилбутадиенстирол) выделяет больше токсичных химикатов по сравнению с PLA (полилактид), поскольку ABS изготавливается из нефтепродуктов, тогда как PLA рассматривается как более природный материал и частично производится из кукурузного крахмала.
Однако, даже если PLA считается более безопасным, обычно в него добавляют дополнительные вещества, которые при печати выпускают токсичные химикаты, такие как стирол и хлорметил. Эти вещества способны раздражать дыхательные пути, слизистые оболочки и глаза, а также вызывать головные боли и трудности с концентрацией при прямом вдыхании. Тем не менее, материалы ABS, ASA (акрилэстерстиролакрилонитрил) и HIPS (полистирол высокого ударного действия), часто используемые для поддержки конструкций, были признаны наименее безопасными.
По этой причине нужно соблюдать осторожность при 3D печати с любыми видами филаментов. Принтер не должен использоваться в таких помещениях, как офис или спальня, где вы проводите значительное количество времени. Также при выборе FDM принтера рекомендуется остановиться на модели с закрытой печатной камерой.
С учетом информации о выделении вредных веществ, все больше компаний производят принтеры с встроенными HEPA-фильтрами, "фильтрами высокой эффективности по задержке частиц". Эти принтеры вместе с надлежащей вентиляцией помещения обычно обеспечивают достаточный уровень защиты. Тем не менее, не рекомендуется длительно находиться рядом с работающим FDM принтером, а если это неизбежно, следует носить дополнительную защитную маску; маски FFP2 или FFP3 подходят для защиты от частиц.
Безопасные процессы 3D печати с использованием жидких смол
Однако не только в аддитивном производстве с филаментами необходимо соблюдать меры здоровья. Также есть некоторые меры, которые следует учитывать при 3D печати смолами, например в стереолитографии (SLA), цифровой обработке светом (DLP), маскированной стереолитографии (MSLA) и процессах материальной струи.
Коммерчески доступные смолы обычно состоят из смесей акриловых, эпоксидных и виниловых эфирных смол и могут вызывать аллергии и реакции при контакте с кожей, особенно при повторном воздействии, которые со временем могут усиливаться.
Кроме того, пары, выделяемые при печати синтетической смолой, могут вызывать сильные головные боли, тошноту и головокружение. Также могут возникнуть реакции глаз и слизистых оболочек. Сознательное обращение с материалом, следовательно, имеет решающее значение.
Прежде всего, важно отметить, что синтетическая смола токсична только в жидком состоянии. Как только компонент затвердеет, его можно обрабатывать без каких-либо проблем. Если вы работаете с жидкой смолой, вы должны соблюдать следующие меры защиты для обеспечения безопасного обращения с материалом.
Смолы токсичны в жидком состоянии и не должны контактировать с кожей.
Убедитесь, что вы предохраняете свою кожу перчатками и специальной одеждой. Мы советуем использовать нитриловые или виниловые перчатки для рук. Они обеспечивают лучшую защиту и более устойчивы к химическим веществам по сравнению с обычными латексными перчатками.
Руки, ноги и туловище также должны быть полностью закрыты, также может быть полезно надеть защитный халат или одноразовый комбинезон. Химически стойкие защитные очки подходят для защиты глаз, особенно с встроенной защитой от ультрафиолета.
Чтобы избежать вдыхания паров смолы, необходимо использовать маску класса FFP2 или FFP3. Во время применения смол происходит фотополимеризация, то есть смола затвердевает под воздействием светового источника, обычно ультрафиолетового света.
Некоторые из этих УФ-ламп могут выделять газообразное вещество озон, которое даже при низких концентрациях способно вызвать раздражение глаз, носа, лёгких и горла. Уточните у производителя возможность выделения озона и, при необходимости, установите систему вытяжки с соответствующим фильтром или позаботьтесь о надлежащей вентиляции.
Более безопасная 3D печать с порошками
Продолжим с важного риска для здоровья, который может возникнуть при использовании селективного лазерного спекания (SLS), прямого лазерного спекания металлов (DMLS), направленного энергетического осаждения (DED) или печати с использованием связующего вещества.
Эти процессы используют порошкообразный материал, такой как металлический и пластиковый порошок, и, таким образом, образуют частицы опасных веществ, т.е. пыль. Риск при работе с порошком зависит от размера частиц; более крупные частицы порошка задерживаются в горле естественными защитными процессами организма.
Однако более мелкие частицы проникают глубже в легкие и оседают в альвеолах; частицы пыли могут даже попасть в кровоток. В этом случае рекомендуется носить респираторную маску класса фильтра P2 или P3, которая задерживает мелкие частицы.
Также следует обратить внимание на равномерную вентиляцию помещения и правильную экстракцию рабочего места. Согласно директиве безопасности, питание должно быть отключено и очищено "с помощью влажных или мокрых методов или с помощью подходящих пылесосов или пылеудаляющих устройств", чтобы избежать скопления порошка.
Additive Manufacturing Germany GmbH & Co. KG.
Другие риски, которые следует учитывать для безопасной 3D печати
Помимо рисков, которые могут существовать с конкретными материалами и процессами, существуют некоторые опасности, которые следует учитывать при 3D печати в целом. Как уже упоминалось, 3D принтеры всегда следует эксплуатировать в хорошо проветриваемых помещениях, где люди не проводят длительное время. Также всегда следует помнить, что 3D принтеры, такие как машины FDM/FFF, работают при высоких температурах около 200 градусов и, следовательно, могут представлять риск ожогов и пожара.
Поэтому не следует прикасаться к соплу или печатной кровати или самому принтеру во время работы и сразу после нее, и не следует засовывать руки в печатную камеру, так как движения экструдера могут привести к зажатию и защемлению пальцев и рук. Всегда следует завязывать длинные волосы и избегать ношения свободной одежды. Избегайте оставлять 3D принтер без присмотра. Некоторые производители интегрируют в машины камеры, чтобы пользователи могли удаленно контролировать процесс печати и предотвратить опасные ситуации.
После печати
Теперь вы знаете потенциальные опасности различных процессов и материалов 3D печати и какие меры защиты вы можете предпринять для обеспечения безопасного использования до, во время и после процесса печати. Теперь перейдем к последнему шагу после печати - безопасной утилизации материалов 3D печати.
Безопасная утилизация материалов 3D печати
Как уже упоминалось, смолы токсичны в жидком состоянии и ни в коем случае не должны контактировать с кожей. Поэтому при утилизации смолы также следует принимать достаточные меры предосторожности. Смолу, оставшуюся после печати, можно повторно использовать и вернуть в бутылку. Смолу, которую нельзя повторно использовать, а также бракованные объекты, тряпки и использованные перчатки, контактировавшие с материалом в процессе, можно в целом утилизировать с бытовыми отходами. Однако всегда следует убедиться, что синтетическая смола полностью отвердела под воздействием УФ света перед утилизацией, так как жидкая смола все еще может выделять токсичные вещества и также крайне вредна для окружающей среды.
Филамент можно переработать с помощью специальных машин (фото: WEVOLVER)
Утилизация филаментов, бракованных изделий и остатков от печати FFF/FDM, изготовленных из обычных пластмасс, таких как ABS, PLA и ASA или PET(G), проще. Когда они не используются, их можно охладить и безопасно утилизировать в желтый мешок. Однако рекомендуется собирать материал и перерабатывать его отдельно. Вы можете сделать это самостоятельно с помощью подходящего оборудования для переработки или поручить это специализированным компаниям.
Теперь вы знаете, какие риски влечет за собой использование аддитивных процессов производства и материалов и какие меры безопасности можно предпринять для защиты себя и окружающей среды до, во время и после процесса печати.
Оставить комментарий