Specifikacija emisija i kontrola 3D ispisa u uredskom okruženju – Tehnologija i energija – ZNANOST

3D ispis ili aditivna proizvodnja omogućuje korisnicima da “ispisuju” razne predmete, od dijelova aviona do protetskih udova. 3D ispis je i dalje relativno nova tehnologija te postoji mnogo nedostatka u informacijama o zdravstvenim i sigurnosnim implikacijama. Kao i kod mnogih drugih inovacija, radnici su prva skupina izložena potencijalnim opasnostima. Temeljem prethodnog znanja iz istraživanja zagađenja zraka i industrijskih procesa (npr. kod zavarivanja) postoje zabrinutosti zbog emisija 3D ispisa i njihovog potencijalnog utjecaja na zdravlje radnika.

MakerBot, proizvođač 3D pisača sa sjedištem u Brooklynu, udružio se s NIOSH Nanotechnology Research Center (NTRC) Advanced Materials and Manufacturing Field, u tim za provođenje mjerenja kako bi se specificiralo stope emisija 3D pisača. Ocijenjeno je nekoliko modela MakerBot 3D pisača i vrsta filamenata. Termoplastični materijali od filamenata koji se koriste u 3D pisačima u vrijeme ispitivanja uključivali su istinsku narančastu PLA (polilaktičnu kiselinu), istinski žuti ABS (akrilonitril butadien stiren) i Slate Grey Grough CART PLA.

Tim Niosh Field koristio je dvije različite metode za procjenu i usporedbu emisija. Terenski tim procijenio je čestice i isparljive organske spojeve (VOC-ove) emitirane istodobnim radom do dvadeset stolnih 3D pisača u konferencijskoj sobi. Emisije iz pojedinačnih 3D pisača također su ocijenjene pomoću prijenosne izolacijske komore koju su razvili NIOSH istraživači.

Uključene metode

prikupljanje uzoraka zraka na bazi filtra za otkrivanje finih i ultrafinih čestica elektronskom mikroskopijom i gravimetrijskim metodama;
prikupljanje uzoraka zraka za HOS-ove pomoću cijevi s ugljenom, vakuumskim cilindrima i instrumentima izravnog čitanja;
Korištenje brojača čestica za evidentiranje podataka za praćenje količine i veličine čestica u zraku.

Nalazi

Tijekom 3D ispisa, koncentracije čestica koje se mogu udahnuti nisu otkrivene (ispod 0,03 mikrograma po kubičnom metru, µg/m3), a koncentracije VOC-a bile su znatno ispod primjenjivih granica radne izloženosti (OEL). Koncentracije čestica i VOC-a izmjerene u konferencijskoj sobi tijekom 3D ispisa s 20 pisača bile su mnogo niže od onih izmjerenih u ispitnoj komori. To je vjerojatno zbog općeg razrjeđivanja kao rezultat većeg prozračenog prostora konferencijske sobe u usporedbi sa zatvorenom testnom komorom. Međutim, lokalna ventilacija ispušnih plinova mogla bi smanjiti ili ukloniti koncentracije ultrafinih emisija čestica koje su izmjerene u konferencijskoj sobi.

Drugi ključni nalaz naše studije pokazuje da je pravi narančasti PLA filament proizveo niže emisije ultrafinih čestica u usporedbi s objavljenim rezultatima drugih testova emisije u znanstvenoj literaturi kao što su HE, et al. [2007], Stephens i sur. [2013], i Stefaniak i sur. [2017]. Međutim, treba provesti dodatna istraživanja kako bi se identificirali ostali slabije emitirani filamenti, kao mogućnost smanjenja ultrafinih emisija na radnom mjestu te razvoja sustava za kategorizaciju stope emisije 3D pisača.

Profesionalna izloženost i potencijalni zdravstveni učinci povezani s 3D ispisom (aditivna proizvodnja) su područja koja zahtijevaju daljnju procjenu i istraživanje. Trenutno nema OEL -a za emisije 3D pisača, a potencijalni toksikološki učinci izloženosti emisijama iz 3D ispisa nisu u potpunosti shvaćeni. Iako se više informacija prikuplja i procjenjuje u vezi s tim pitanjima, preporučujemo sljedeće radnje kako bi se smanjio potencijal za nekontrolirane emisije iz filamenata koji se koriste u 3D pisačima.

Preporuke

Naše preporuke temelje se na pristupu poznatom kao hijerarhija kontrola i bile bi primjenjive za sve marke 3D pisača i filamenata. Ovaj pristup grupira ranje njihovom učinkovitošću u smanjenju ili uklanjanju opasnosti. U većini slučajeva, preferirani pristup je uklanjanje opasnih materijala ili procesa i instaliranje inženjerskih kontrola kako bi se smanjila izloženost i zaštitilo zaposlenike.

Ventilacija je važna inženjerska kontrola koja pomaže u kontroli/smanjenju emisija od 3D pisača. Primjeri kontrola ventilacije mogu uključivati jedinicu lokalnog sustava za ventilaciju ispušnih plinova, ekstraktore para za ronjenje ili za situacije u kojima se koristi više pisača, korištenje 3D pisača na zatvorenim ventiliranim stalcima s vanjskim ispuhom. Ovi pristupi ventilaciji mogu smanjiti troškove energije u usporedbi s ventilacijom općeg razrjeđivanja. Budući da većina emisija 3D pisača jesu nanočestice, druga bi opcija bila iscrpljivanje zraka iz pisača kroz sobni čistač zraka opremljen filtracijom čestica visoke učinkovitosti (HEPA).

Potrebno je više istraživanja kako bi se pronašli filamenti niske emisije, za uporabu u 3D pisačima, tako da se odabiri filamenta mogu provesti temeljem niske stope emisije uz ostala svojstva filamenta. Nisko emitiranje filamenata smanjit će troškove energije povezane s kontrolama ventilacije i filtracije, a mogu biti osobito važni za radna mjesta u zakupljenim objektima ili drugim situacijama gdje modifikacije ventilacije nisu izvedive ili dopuštene.

Integrirajte lokalne spojeve ispušnih kanala i/ili filtraciju čestica u dizajn pojedinih 3D pisača kako biste smanjili emisije ultra finih čestica u zatvoreno radno okruženje.

Izvor: Cdc.gov