3D-printimise ohutuse mõistmine: põhjalik juhend

3D-printimine, tuntud ka kui lisatootmine, on muutnud tööstusi kogu maailmas, alates prototüüpide valmistamisest ja tootmisest kuni tervishoiu ja hariduseni. Selle kättesaadavus ja mitmekülgsus on teinud sellest võimsa innovatsioonivahendi. Kuid nagu iga tehnoloogia puhul, hõlmab 3D-printimine potentsiaalseid ohutusriske, mida tuleb mõista ja leevendada. See juhend annab põhjaliku ülevaate 3D-printimise ohutusest, hõlmates erinevaid printimismeetodeid, materjale, potentsiaalseid riske ja parimaid tavasid, et tagada kasutajatele kogu maailmas ohutu ja tervislik keskkond.

1. Sissejuhatus 3D-printimise tehnoloogiatesse

Enne ohutusprotokollidesse sukeldumist on oluline mõista erinevaid levinud 3D-printimise tehnoloogiaid:

• Sulatatud materjali modelleerimine (FDM): See protsess hõlmab termoplastilise filamendi ekstrudeerimist läbi kuumutatud düüsi, et ehitada osi kiht kihi haaval. Levinud materjalide hulka kuuluvad PLA, ABS, PETG ja nailon.
• Stereolitograafia (SLA): SLA kasutab UV-laserit vedela vaigu kõvendamiseks kiht kihi haaval. See on tuntud kõrge eraldusvõimega osade tootmise poolest.
• Selektiivne lasersintereerimine (SLS): SLS kasutab laserit pulbriliste materjalide (nagu nailon või metall) kokkusulatamiseks, et luua tahke objekt.
• Materjali pihustamine: See meetod sadestab vedela fotopolümeeri tilgad ehitusplatvormile ja kõvendab neid UV-valgusega.
• Sideaine pihustamine: Sarnaselt SLS-ile kasutab sideaine pihustamine vedelat sideainet pulbriliste materjalide ühendamiseks.

Iga tehnoloogia esitab ainulaadsed ohutuskaalutlused, millega tuleb tegeleda.

2. Materjaliohutus: riskide mõistmine

3D-printimisel kasutatavad materjalid võivad kujutada erinevaid terviseohte. Oluline on mõista iga materjali omadusi ja võtta asjakohaseid ettevaatusabinõusid.

2.1. Filamentmaterjalid (FDM)

FDM-printimine, kuigi seda peetakse üldiselt ohutumaks kui teisi meetodeid, hõlmab ikkagi lenduvate orgaaniliste ühendite (LOÜ) ja ülipeente osakeste (UFP) vabanemist kuumutamise ja sulatamise ajal.

• PLA (polüpiimhape): PLA on biolagunev termoplast, mis on saadud taastuvatest ressurssidest. Seda peetakse üldiselt ohutumaks kui ABS, kuid see võib kuumutamisel siiski eraldada LOÜ-sid, nagu laktiid ja atseetaldehüüd.
• ABS (akrüülnitriilbutadieenstüreen): ABS eraldab kõrgemal tasemel LOÜ-sid, sealhulgas stüreeni, mis on teadaolev kantserogeen. Samuti toodab see rohkem UFP-sid, mis võivad tungida sügavale kopsudesse.
• PETG (polüetüleentereftalaatglükool): PETG on tugev ja vastupidav materjal, mis eraldab vähem LOÜ-sid kui ABS, kuid rohkem kui PLA.
• Nailon: Nailon võib eraldada kaprolaktaami, mis on potentsiaalne hingamisteede ärritaja.
• Süsinikkiust komposiidid: Need materjalid eraldavad printimise ja lihvimise ajal pisikesi süsinikkiude, mis võivad sissehingamisel olla kahjulikud.

Näide: Illinoisi tehnoloogiainstituudi uuring leidis, et mõned lauaarvuti 3D-printerid eraldavad LOÜ-sid tasemel, mis on võrreldav tiheda liiklusega maanteede läheduses leitud tasemetega. See rõhutab korraliku ventilatsiooni olulisust isegi näiliselt ohutute materjalide, nagu PLA, puhul.

2.2. Vaigmaterjalid (SLA, DLP)

SLA- ja DLP-printimisel kasutatavad vaigud on tavaliselt ohtlikumad kui FDM-filamendid. Need sisaldavad akrülaate ja metakrülaate, mis on teadaolevad naha- ja hingamisteede ärritajad. Pikaajaline kokkupuude võib põhjustada allergilisi reaktsioone ja dermatiiti.

• Kõvendamata vaik: Otsest nahakontakti kõvendamata vaiguga tuleks iga hinna eest vältida. See võib põhjustada tugevat ärritust ja allergilisi reaktsioone.
• Vaigu aurud: Vaigu kõvendamine eraldab LOÜ-sid, mis võivad ärritada hingamisteid.

Näide: Hambalaborites SLA-printeritega töötavad isikud on teatanud nahaärritusest ja hingamisprobleemidest, mis on tingitud pikaajalisest kokkupuutest vaigu aurudega. Nendes keskkondades on ülimalt oluline rakendada korralikku ventilatsiooni ja kanda kaitsekindaid.

2.3. Pulbrilised materjalid (SLS, Sideaine pihustamine)

Pulbrilised materjalid, nagu nailon, metall ja keraamika, kujutavad sissehingamisel ohtu. Peened osakesed võivad printimise ja järeltöötluse ajal õhus levida, põhjustades hingamisprobleeme.

• Metallipulbrid: Mõned metallipulbrid on tuleohtlikud ja võivad valesti käsitsemise korral tekitada plahvatusohtlikke tolmpilvi.
• Keraamilised pulbrid: Keraamiliste pulbrite sissehingamine võib aja jooksul põhjustada kopsukahjustusi.

Näide: Tootmisettevõtetes, kus kasutatakse SLS-printereid, on kasutusel ranged ohutusprotokollid, et vältida tolmuplahvatusi ja tagada korralik ventilatsioon. Töötajad peavad pulbriliste materjalide käsitsemisel kandma respiraatoreid ja kaitseriietust.

3. Seadmete ohutus: ohtude minimeerimine

3D-printimise seadmed ise võivad kujutada ohutusriske, sealhulgas põletusi, elektrilisi ohte ja mehaanilisi vigastusi. Regulaarne hooldus ja ohutusjuhiste järgimine on hädavajalikud.

3.1. FDM-printerid

• Kuum ots ja kuumutatud alus: Need komponendid võivad saavutada kõrgeid temperatuure, põhjustades puudutamisel põletusi.
• Liikuvad osad: Olge ettevaatlik liikuvate osade, nagu prindipea ja ehitusplatvorm, suhtes, mis võivad põhjustada muljumispunkte.
• Elektrilised ohud: Veenduge, et printer on korralikult maandatud ja et kõik elektriühendused on kindlad.

3.2. SLA/DLP printerid

• UV-valgus: Kokkupuude UV-valgusega võib kahjustada silmi ja nahka. Kasutage printeri korpust või kandke kaitseprille.
• Vaigu lekked: Puhastage vaigu lekked kohe sobivate lahustitega ja kõrvaldage jäätmed nõuetekohaselt.
• Elektrilised ohud: Nagu FDM-printerite puhul, tagage korralik maandus ja kindlad elektriühendused.

3.3. SLS-printerid

• Laseriohutus: SLS-printerid kasutavad võimsaid lasereid, mis võivad põhjustada tõsiseid silmakahjustusi. Veenduge, et printeri korpus on terve ja et kõik ohutuslukud töötavad korrektselt.
• Kõrged temperatuurid: Ehituskamber võib saavutada kõrgeid temperatuure, seega laske printeril enne selle avamist maha jahtuda.
• Tolmukontroll: Rakendage tolmukontrollimeetmeid, et vältida pulbriliste materjalide kogunemist.

4. Ventilatsioon: kriitiline ohutusmeede

Nõuetekohane ventilatsioon on ülimalt oluline LOÜ-de, UFP-de ja muude 3D-printimise käigus eralduvate õhus levivate saasteainetega kokkupuute minimeerimiseks. Vajalik ventilatsioonisüsteemi tüüp sõltub printeri tüübist, kasutatavatest materjalidest ja printimise sagedusest.

4.1. FDM-printimise ventilatsioon

PLA-ga aeg-ajalt FDM-printimiseks võib piisata hästi ventileeritud ruumist. Sagedase printimise või selliste materjalide nagu ABS kasutamisel on aga tungivalt soovitatav spetsiaalne filtreerimissüsteemiga korpus.

• Filtreerimisega korpus: Korpused püüavad kinni heitmed ja filtreerivad välja LOÜ-d ja UFP-d. Otsige korpuseid, millel on HEPA-filtrid ja aktiivsöefiltrid.
• Kohalik väljatõmbeventilatsioon (LEV): LEV-süsteemid püüavad heitmed allikast kinni ja suunavad need väljapoole.
• Õhupuhastid: Kuigi õhupuhastid võivad aidata vähendada õhus levivaid osakesi, ei pruugi need olla nii tõhusad LOÜ-de eemaldamisel kui spetsiaalsed ventilatsioonisüsteemid.

4.2. Vaigu printimise ventilatsioon

Vaigmaterjalide suurema toksilisuse tõttu on nõuetekohane ventilatsioon SLA- ja DLP-printimisel veelgi kriitilisem. Tungivalt soovitatav on spetsiaalne väljatõmbesüsteemiga korpus.

• Väljatõmbega korpus: Ühendage korpus väljatõmbeventilaatoriga, mis suunab õhu välja. Veenduge, et väljatõmbetoru on korralikult tihendatud, et vältida lekkeid.
• Respiraatorid: Vaiguga töötamisel kandke LOÜ-de eest kaitsmiseks orgaaniliste aurude kassettidega respiraatorit.

4.3. SLS-printimise ventilatsioon

SLS-printimine nõuab pulbriliste materjalide kasutamise tõttu kõige rangemaid ventilatsioonikontrolle. Spetsiaalsed tolmu kogumise süsteemid ja HEPA filtreerimine on hädavajalikud.

• Tolmu kogumise süsteem: Tolmu kogumise süsteem püüab kinni õhus levivad osakesed ja takistab nende levikut kogu tööruumis.
• HEPA filtreerimine: HEPA filtrid eemaldavad õhust peened osakesed.
• Respiraatorid: Töötajad peaksid pulbriliste materjalide sissehingamise eest kaitsmiseks kandma P100 filtritega respiraatoreid.

5. Isikukaitsevahendid (PPE)

Lisaks ventilatsioonile mängivad isikukaitsevahendid (PPE) olulist rolli kasutajate kaitsmisel 3D-printimise ohtude eest.

• Kindad: Filamentide, vaigude ja puhastuslahustite käsitsemisel kandke nitriil- või neopreenkindaid. Vältige latekskindaid, kuna need võivad põhjustada allergilisi reaktsioone.
• Silmade kaitse: Silmade kaitsmiseks pritsmete, prahi ja UV-valguse eest kandke kaitseprille või kaitseprille.
• Respiraatorid: LOÜ-de, UFP-de ja pulbriliste materjalide sissehingamise eest kaitsmiseks kasutage sobivate filtritega respiraatorit.
• Laborikitlid või põlled: Riiete kaitsmiseks lekete ja saastumise eest kandke laborikitlit või põlle.

Näide: Ülikoolides üle maailma peavad 3D-printimise laboreid kasutavad üliõpilased sageli enne seadmete kasutamist läbima ohutuskoolituse ja kandma sobivaid isikukaitsevahendeid. See aitab tagada ohutu õppekeskkonna.

6. Materjalide ohutu käsitsemine ja ladustamine

3D-printimise materjalide nõuetekohane käsitsemine ja ladustamine on õnnetuste ennetamiseks ja ohutu töökeskkonna säilitamiseks hädavajalik.

• Lugege ohutuskaarte (SDS): Enne iga materjali kasutamist lugege alati läbi SDS. SDS sisaldab teavet materjali omaduste, ohtude ja ohutusabinõude kohta.
• Hoidke materjale õigesti: Hoidke filamente, vaiku ja pulbreid jahedas ja kuivas kohas, eemal otsesest päikesevalgusest ja kuumusest.
• Märgistage mahutid: Märgistage kõik mahutid selgelt materjali nime, kuupäeva ja kõigi asjakohaste ohuhoiatustega.
• Kõrvaldage jäätmed nõuetekohaselt: Kõrvaldage jäätmed vastavalt kohalikele eeskirjadele. Vaigud ja lahustid tuleb kõrvaldada ohtlike jäätmetena.

7. Tuleohutus

3D-printimise seadmed ja materjalid võivad kujutada tuleohtu. Võtke ettevaatusabinõusid tulekahjude vältimiseks ja olge valmis kiiresti reageerima, kui see peaks juhtuma.

• Hoidke tuleohtlikud materjalid eemal: Hoidke tuleohtlikud materjalid, nagu paber ja papp, printerist eemal.
• Jälgige printerit: Ärge kunagi jätke printerit töötamise ajal järelevalveta.
• Paigaldage suitsuandurid: Paigaldage suitsuandurid piirkonda, kus printer asub.
• Hoidke läheduses tulekustutit: Hoidke läheduses elektritulekahjude jaoks mõeldud tulekustutit (klass C).
• Teage hädaolukorra protseduure: Tutvuge hädaolukorra protseduuridega, sealhulgas printeri väljalülitamise ja hoonest evakueerimise juhistega.

8. Parimad tavad ohutu 3D-printimise keskkonna jaoks

Järgmiste parimate tavade rakendamine aitab luua ohutuma ja tervislikuma 3D-printimise keskkonna:

• Koolitus: Pakkuge kõigile kasutajatele põhjalikku ohutuskoolitust, mis hõlmab selliseid teemasid nagu materjaliohutus, seadmete kasutamine, ventilatsioon ja isikukaitsevahendid.
• Regulaarne hooldus: Teostage printerile regulaarset hooldust, et tagada selle nõuetekohane ja ohutu toimimine.
• Puhtus: Hoidke tööala puhas ja vaba segadusest. Puhastage lekked kohe.
• Ventilatsiooni jälgimine: Kontrollige regulaarselt ventilatsioonisüsteemi, et tagada selle tõhus toimimine.
• Tervise jälgimine: Kaaluge tervise jälgimise programmi rakendamist töötajatele, kes puutuvad sageli kokku 3D-printimise materjalidega.
• Riski hindamine: Viige läbi põhjalik riskihindamine, et tuvastada võimalikud ohud ja rakendada asjakohaseid kontrollimeetmeid.
• Hädaolukorra plaan: Töötage välja ja edastage hädaolukorra plaan, mis kirjeldab tulekahjudele, kemikaalileketele ja muudele intsidentidele reageerimise protseduure.

9. Eeskirjad ja standardid

Kuigi konkreetsed 3D-printimise ohutuse eeskirjad on riigiti ja piirkonniti erinevad, pakuvad mitmed organisatsioonid suuniseid ja standardeid, mis aitavad tagada ohutu töökeskkonna.

• OSHA (Tööohutuse ja Töötervishoiu Amet): OSHA pakub suuniseid tööohutuse kohta Ameerika Ühendriikides.
• NIOSH (Riiklik Tööohutuse ja Töötervishoiu Instituut): NIOSH viib läbi uuringuid ja annab soovitusi tööga seotud vigastuste ja haiguste ennetamiseks.
• ANSI (Ameerika Riiklik Standardiinstituut): ANSI töötab välja standardeid erinevatele tööstusharudele, sealhulgas tootmisele.
• ISO (Rahvusvaheline Standardiorganisatsioon): ISO töötab välja rahvusvahelisi standardeid, mida saab kasutada toote kvaliteedi, ohutuse ja tõhususe tagamiseks.
• Euroopa Liidu määrused (REACH, RoHS): Need määrused käsitlevad kemikaalide ja elektroonikaseadmete ohutut kasutamist.

10. Kokkuvõte

3D-printimine pakub uskumatuid võimalusi innovatsiooniks ja loovuseks, kuid oluline on seada esikohale ohutus. Mõistes erinevate 3D-printimise tehnoloogiate ja materjalidega seotud potentsiaalseid ohte, rakendades nõuetekohast ventilatsiooni, kasutades sobivaid isikukaitsevahendeid ja järgides parimaid tavasid, saate luua endale ja teistele ohutu ja tervisliku keskkonna. Kuna 3D-printimise tehnoloogia areneb pidevalt, on oluline olla kursis uusimate ohutusalaste soovituste ja eeskirjadega. Pidage meeles, et ohutus ei ole lihtsalt reeglite kogum; see on mõtteviis, mis tuleks integreerida 3D-printimise protsessi igasse aspekti.

See juhend annab lähtepunkti 3D-printimise ohutuse mõistmiseks. Täpsema juhendamise saamiseks konsulteerige ohutusekspertidega ja tutvuge asjakohaste eeskirjade ja standarditega.

Ohutust esikohale seades saame avada 3D-printimise kogu potentsiaali, kaitstes samal ajal kasutajate tervist ja heaolu kogu maailmas.