La Chine produit chaque année des millions d'imprimantes 3D grand public et les vend dans le monde entier, dont une partie relative est utilisée par les utilisateurs à la maison ou au bureau.La question est, comment est la sécurité de l'impression 3D ?
Lorsque l'air est rempli de la merveilleuse odeur du plastique qui fond, c'est précisément à ce moment que les imprimantes 3D travaillent dur. Mais vous avez peut-être vu la nouvelle que l'impression 3D était toxique dans les médias l'année dernière, et vous avez dû vous inquiéter : « À quel point ces gaz émis par les imprimantes 3D sont-ils nocifs pour le corps humain ? Si vous mettez une imprimante 3D dans la chambre et laissez si elle tourne du jour au lendemain, elle sera nocive pour le corps humain. Est-ce nocif pour le corps ? Est-ce que cela affectera la santé des employés si l'imprimante 3D est placée au bureau ?
De quoi sont composés ces gaz ? Cela causera-t-il le cancer?
Des études ont montré que toutes les imprimantes 3D (cet article analyse principalement les imprimantes 3D FDM/FFF, et la photopolymérisation et d'autres technologies seront suivies ultérieurement) produiront des émissions lors de l'impression, dont certaines sont inoffensives mais ont des odeurs, qui sont causées par l'échauffement des matériaux Produites ultérieurement, d'autres peuvent être dangereuses pour la santé. Pour juger si ces émissions sont sûres, portez une attention particulière aux niveaux de particules (PM) et de composés organiques volatils (COV) émis par les imprimantes.
Matières particulaires inhalables (MP) : Habituellement, les matières particulaires inhalées par les personnes s'accumulent dans les poumons. Si le niveau de particules est trop élevé, cela provoquera des maladies respiratoires, telles que l'asthme. En plus des imprimantes 3D, ces particules apparaissent également dans la vie quotidienne, comme les gaz d'échappement des voitures, les feux de forêt, etc. Les PM2,5 sont également un indice de pollution auquel nous prêtons souvent attention dans notre vie quotidienne.
Composés organiques volatils (COV) : les COV tels que le formaldéhyde sont souvent particulièrement préoccupants lors de la rénovation ou de l'achat d'une voiture. L'année dernière, comme l'ont dit des reportages connexes, certains COV des imprimantes 3D sont cancérigènes, mais la toxicité de ces émissions n'a pas été entièrement étudiée et l'enquête est toujours en cours.
Bien que des enquêtes détaillées soient toujours en cours, l'ampleur du danger pour l'homme des émissions de FDM dépend de l'environnement d'exploitation et de la durée d'exposition. Une étude de 2021 a révélé que l'exposition humaine aux émissions pendant une heure ou moins n'a aucun effet sur la santé. Mais ceux qui travaillent plus de 40 heures par semaine autour de l'imprimante risquent de développer des problèmes respiratoires. La région en niveaux de gris entre 1 heure et 40 heures doit encore être vérifiée par des expériences.
Alors que les données et les conclusions sur les enfants sont également étudiées, nous devons accorder plus d'attention à ce qui se passe dans les écoles, en particulier dans les laboratoires d'innovation en impression 3D dans les écoles. Une étude de l'Agence américaine de protection de l'environnement (EPA) sur les émissions des imprimantes 3D suggère que les enfants pourraient être particulièrement vulnérables aux émissions des imprimantes 3D. L'étude a révélé que les enfants âgés de 9 à 18 ans avaient une plus grande surface de leurs poumons couverte de particules après avoir inhalé des particules émises par l'impression 3D par rapport aux adultes. L'EPA pense que cela peut être lié à la plus grande curiosité des enfants et à leur préférence pour un contact étroit avec la tête d'impression et que les voies respiratoires des enfants sont encore au stade de développement et sont sensibles aux infections.
Comment réduire les risques potentiels pour la santé lors de l'utilisation d'imprimantes 3D
Utilisez un matériau à faible émission (tel que le PLA) et choisissez un fil d'origine ou de marque
Premièrement, le facteur le plus important affectant les émissions de FDM est les consommables. Selon plusieurs études menées par l'Agence américaine de protection de l'environnement (EPA) et d'autres départements, le type de consommables a un impact crucial sur les émissions, en fonction des matières premières utilisées par le fabricant et du processus de synthèse intermédiaire - différents consommables contiennent différents durcissements. , colorants et autres additifs, qui sont affectés différemment par la fusion à chaud. La Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis a également déclaré récemment : "Alors que l'application de la technologie d'impression 3D devient de plus en plus étendue, il est nécessaire d'étudier l'impact des additifs consommables sur la santé humaine. À l'avenir, la FDA continuera à enquêter sur d'autres additifs et les caractéristiques connexes des composés organiques volatils et des particules, et des normes pertinentes ont été publiées."
La plupart des recherches actuelles de la FDA se concentrent sur les trois consommables les plus courants : l'ABS, le PLA et le nylon, l'ABS étant généralement classé comme un matériau à forte émission. Lorsque l'ABS est utilisé, une grande quantité de particules et de COV sera générée au début, puis les émissions seront stables tout au long du processus d'impression. Comme mentionné ci-dessus, étant donné que les COV émis se combinent rapidement avec les particules et ne font plus qu'un, les principales émissions ultérieures qui sont générées en continu sont essentiellement des particules. Les matériaux PLA et nylon émettent moins d'émissions que l'ABS lorsqu'ils sont utilisés. Ces matériaux génèrent également de grandes quantités de particules lors de leur première utilisation, mais n'émettent pas en continu. Donc, généralement, nous appelons ces matériaux des matériaux à faible émission.
Dans le même temps, ils ont également remarqué que l'émission de PLA sera affectée par la marque des consommables. La qualité des consommables de différentes marques est inégale, et l'émission de certains PLA est même proche de l'émission d'ABS. Rodney Weber, chercheur au Georgia Institute of Technology, l'a découvert après avoir mené des expériences sur les émissions de consommables en 2017, et il a exhorté les utilisateurs à faire preuve de prudence lorsqu'ils achètent des consommables bon marché et sans licence. Il a déclaré: "Nous avons constaté que l'impression avec des filaments moins chers produisait une concentration d'aérosols plus élevée que l'utilisation de filaments fabriqués ou recommandés par des marques originales ou bien connues. Bien que le PLA soit fabriqué à partir de matériaux biodégradables tels que l'amidon de maïs, nous et l'Aerosol Association avons constaté que certains PLA émettent des particules et des composés encore plus toxiques que l'ABS.Mais comme le PLA ne produit ces substances nocives qu'au tout début de l'impression, avec le temps, les consommables ABS émettent La toxicité du matériau dépassera progressivement la toxicité des émissions des consommables PLA .
Optimisation des réglages : buse plus fine, température de buse plus basse et choix du meilleur effet
Deuxièmement, les paramètres matériels varient d'un fabricant à l'autre et ces paramètres peuvent affecter les émissions. Surtout lors de l'utilisation de filaments PLA et de filaments en nylon, l'influence de la marque et des paramètres de l'imprimante est plus évidente. Certains paramètres ont également un impact énorme sur les taux d'émission de particules et de COV.
L'Université de technologie de Brno a mené une étude dans laquelle les chercheurs ont comparé l'effet des paramètres de l'imprimante sur les matériaux ABS, PLA, PET et TPU. Les résultats montrent que lorsque nous choisissons les paramètres d'impression optimaux, nous pouvons garantir une impression réussie tout en minimisant les émissions ; en même temps, lorsque la température de la buse est réglée plus bas, le matériau produira moins d'émissions. Par conséquent, du point de vue de la santé respiratoire, les chercheurs recommandent aux utilisateurs d'imprimantes de régler la température de buse la plus basse possible, voire inférieure à celle recommandée par le fabricant. L'étude a également révélé que la taille de la buse avait un effet significatif sur le débit de décharge et la concentration de particules. Pour les matériaux ABS, PET et PLA, ils ont constaté que l'utilisation d'une buse {{0}}.4 mm produisait le moins de PM. L'exception est le TPU, qui augmente la taille de la buse à 0,6 mm avec moins d'émissions.
Les résultats montrent également que le flux de matériaux ou la vitesse d'impression affectent à peine les émissions. Par conséquent, les réglages de l'extrudeuse sont le facteur le plus critique affectant les émissions. Une autre étude utilisant des tests ABS et PLA a révélé qu'une plate-forme d'impression chauffée n'augmentait pas les émissions, mais aidait plutôt à augmenter la taille des particules, ce qui facilitait la réduction du nombre de particules.
Presque tous les chercheurs soulignent qu'une bonne ventilation est la clé pour améliorer la qualité de l'air intérieur. L'utilisateur doit placer l'imprimante dans un endroit bien ventilé et installer un ventilateur sur le port d'échappement, afin d'obtenir le meilleur effet. Tous les systèmes de ventilation doivent être équipés de systèmes de filtration d'air appropriés pour leur utilisation. Un filtre à air à haute efficacité (HEPA) est recommandé, qui élimine jusqu'à 99,95 % des particules. Pour réduire les émissions de COV, les filtres à charbon actif sont la meilleure solution.
Pour les imprimantes ouvertes, ajoutez d'autres périphériques de prise en charge
C'est une bonne idée de couvrir votre imprimante 3D avec une petite enceinte ventilée avec un filtre à air. Des études ont montré que placer une imprimante 3D de bureau dans une enceinte avec ventilation filtrée peut réduire les taux d'émission de particules de 97 %. Cependant, il convient de noter que lors de l'achat, vous devez vérifier si la coque achetée dispose d'un système HEPA car de nombreuses coques d'imprimantes 3D sur le marché ne servent qu'à maintenir la chaleur et n'ont aucun effet d'émission.
Les purificateurs d'air utilisent des ventilateurs pour aspirer l'air et éliminer divers polluants grâce à diverses méthodes de filtration et de désinfection. Ils peuvent contribuer grandement à améliorer la qualité de l'air dans la zone de travail d'une imprimante 3D, mais il est préférable d'utiliser un purificateur d'air avec des filtres HEPA et à charbon actif. Soyez très prudent lorsque vous achetez des filtres à air, car les filtres conçus pour la poussière et les cloisons peuvent ne pas éliminer complètement les particules ou les COV émis par les imprimantes 3D. N'oubliez pas de remplacer régulièrement le filtre de la machine.
Boîtier d'imprimante pour filtre HEPA
Installer des moniteurs de qualité de l'air à l'intérieur
Les moniteurs de qualité de l'air peuvent aider les utilisateurs à surveiller en temps réel les niveaux de produits chimiques potentiellement nocifs dans les zones de travail. Cependant, les études sont parvenues à des conclusions mitigées sur la question de savoir si les moniteurs grand public sont suffisamment sensibles pour détecter les minuscules particules émises lors du processus d'impression 3D. Une étude a montré que la grande majorité des matières particulaires solides émises par les consommables avaient une taille comprise entre 0.05 et 0.2 microns. La plupart des moniteurs de qualité de l'air domestiques ne peuvent détecter que les particules dont la taille est comprise entre 1 et 2,5 microns (définies comme PM1-PM2.5). Cependant, certains moniteurs peuvent détecter des particules inférieures à 0,1 micron (définies comme PM0,1).
Certaines études ont souligné que les moniteurs de qualité de l'air ne sont pas nécessairement fiables, même dans les sites de recherche avancée. Mais si vos moniteurs indiquent que les niveaux de particules sont déjà supérieurs à 35 microgrammes par mètre cube, il est temps de commencer à chercher des moyens de nettoyer les émissions de votre zone de travail.
SommaireAvec le développement de la science et de la technologie, de plus en plus de salles de classe, d'universités et d'entreprises utiliseront des imprimantes 3D car elles peuvent jouer un rôle énorme dans l'éducation et la recherche scientifique. Bien que les données actuelles soient encore insuffisantes pour soutenir l'établissement de normes de l'industrie, nous devons encore porter une attention particulière aux dangers potentiels, prévenir les problèmes avant qu'ils ne surviennent, réduire les risques professionnels possibles et protéger les enfants contre des incidents similaires à la mélamine dans le passé.