Izpratne par 3D drukāšanas drošību: visaptverošs ceļvedis

3D drukāšana, pazīstama arī kā aditīvā ražošana, ir radījusi revolūciju nozarēs visā pasaulē, sākot no prototipēšanas un ražošanas līdz veselības aprūpei un izglītībai. Tās pieejamība un daudzpusība ir padarījusi to par spēcīgu inovāciju rīku. Tomēr, tāpat kā jebkura tehnoloģija, 3D drukāšana ietver potenciālus drošības riskus, kas ir jāizprot un jāmazina. Šis ceļvedis sniedz visaptverošu pārskatu par 3D drukāšanas drošību, aptverot dažādas drukāšanas metodes, materiālus, iespējamos riskus un labākās prakses, lai nodrošinātu drošu un veselīgu vidi lietotājiem visā pasaulē.

1. Ievads 3D drukāšanas tehnoloģijās

Pirms iedziļināties drošības protokolos, ir svarīgi izprast dažādos biežāk lietotos 3D drukāšanas tehnoloģiju veidus:

• Kaussēšanas modelēšana (FDM): Šis process ietver termoplastiska filamenta ekstrudēšanu caur sakarsētu sprauslu, lai veidotu detaļas slāni pa slānim. Izplatītākie materiāli ir PLA, ABS, PETG un neilons.
• Stereolitogrāfija (SLA): SLA izmanto UV lāzeru, lai sacietinātu šķidrus sveķus, slāni pa slānim. Tā ir pazīstama ar augstas izšķirtspējas detaļu ražošanu.
• Selektīvā lāzersaķepināšana (SLS): SLS izmanto lāzeru, lai sakausētu pulverveida materiālus (piemēram, neilonu vai metālu), lai izveidotu cietu objektu.
• Materiāla strūklas druka: Šī metode uzklāj šķidra fotopolimēra pilienus uz drukas platformas un sacietē tos ar UV gaismu.
• Saistvielu strūklas druka: Līdzīgi kā SLS, saistvielu strūklas druka izmanto šķidru saistvielu, lai sakausētu pulverveida materiālus.

Katra tehnoloģija rada unikālus drošības apsvērumus, kas ir jārisina.

2. Materiālu drošība: risku izpratne

3D drukāšanā izmantotie materiāli var radīt dažādus veselības apdraudējumus. Ir svarīgi izprast katra materiāla īpašības un veikt atbilstošus piesardzības pasākumus.

2.1. Filamentu materiāli (FDM)

FDM drukāšana, lai arī kopumā tiek uzskatīta par drošāku nekā citas metodes, tomēr ietver gaistošo organisko savienojumu (GOS) un ultrasīko daļiņu (UDS) izdalīšanos karsēšanas un kausēšanas procesā.

• PLA (Polipienskābe): PLA ir bioloģiski noārdāms termoplasts, kas iegūts no atjaunojamiem resursiem. To parasti uzskata par drošāku nekā ABS, bet karsējot tas joprojām var izdalīt GOS, piemēram, laktīdu un acetaldehīdu.
• ABS (Akrilonitrila butadiēna stirols): ABS izdala augstāku GOS līmeni, tostarp stirolu, kas ir zināms kancerogēns. Tas arī rada vairāk UDS, kas var dziļi iekļūt plaušās.
• PETG (Polietilēntereftalāta glikols): PETG ir stiprs un izturīgs materiāls, kas izdala mazāk GOS nekā ABS, bet vairāk nekā PLA.
• Neilons: Neilons var izdalīt kaprolaktāmu, kas ir potenciāls elpceļu kairinātājs.
• Oglekļa šķiedras kompozītmateriāli: Šie materiāli drukāšanas un slīpēšanas laikā izdala sīkas oglekļa šķiedras, kuras ieelpojot var būt kaitīgas.

Piemērs: Ilinoisas Tehnoloģiju institūta pētījumā konstatēts, ka daži galda 3D printeri izdala GOS līmeņos, kas ir salīdzināmi ar tiem, kas konstatēti pie noslogotām lielceļiem. Tas uzsver pareizas ventilācijas nozīmi, pat ar šķietami drošiem materiāliem, piemēram, PLA.

2.2. Sveķu materiāli (SLA, DLP)

Sveķi, ko izmanto SLA un DLP drukāšanā, parasti ir bīstamāki nekā FDM filamenti. Tie satur akrilātus un metakrilātus, kas ir zināmi ādas un elpceļu kairinātāji. Ilgstoša iedarbība var izraisīt alerģiskas reakcijas un dermatītu.

• Nesacietējuši sveķi: Tieša saskare ar nesacietējušiem sveķiem ir jāizvairās par katru cenu. Tie var izraisīt smagu kairinājumu un alerģiskas reakcijas.
• Sveķu izgarojumi: Sveķu cietēšanas laikā izdalās GOS, kas var kairināt elpošanas sistēmu.

Piemērs: Personas, kas strādā ar SLA printeriem zobārstniecības laboratorijās, ir ziņojušas par ādas kairinājumu un elpošanas problēmām ilgstošas saskares ar sveķu izgarojumiem dēļ. Šādās vidēs ir ļoti svarīgi nodrošināt pareizu ventilāciju un valkāt aizsargcimdus.

2.3. Pulverveida materiāli (SLS, saistvielu strūklas druka)

Pulverveida materiāli, piemēram, neilons, metāls un keramika, rada ieelpošanas riskus. Smalkas daļiņas var nokļūt gaisā drukāšanas un pēcapstrādes laikā, izraisot elpošanas problēmas.

• Metāla pulveri: Daži metāla pulveri ir uzliesmojoši un var radīt sprādzienbīstamus putekļu mākoņus, ja ar tiem nerīkojas pareizi.
• Keramikas pulveri: Keramikas pulveru ieelpošana laika gaitā var izraisīt plaušu bojājumus.

Piemērs: Ražotnēs, kurās izmanto SLS printerus, ir ieviesti stingri drošības protokoli, lai novērstu putekļu sprādzienus un nodrošinātu pareizu ventilāciju. Darbiniekiem, strādājot ar pulverveida materiāliem, ir jāvalkā respiratori un aizsargapģērbs.

3. Aprīkojuma drošība: risku mazināšana

Pats 3D drukāšanas aprīkojums var radīt drošības riskus, tostarp apdegumus, elektriskās briesmas un mehāniskus ievainojumus. Regulāra apkope un drošības vadlīniju ievērošana ir būtiska.

3.1. FDM printeri

• Karstais gals un apsildāmā pamatne: Šie komponenti var sasniegt augstu temperatūru, izraisot apdegumus, ja tiem pieskaras.
• Kustīgās daļas: Esiet piesardzīgi ar kustīgām daļām, piemēram, drukas galviņu un drukas platformu, kas var radīt saspieduma punktus.
• Elektriskās briesmas: Pārliecinieties, ka printeris ir pareizi iezemēts un ka visi elektriskie savienojumi ir droši.

3.2. SLA/DLP printeri

• UV gaisma: UV gaismas iedarbība var bojāt acis un ādu. Izmantojiet printera korpusu vai valkājiet aizsargbrilles.
• Sveķu noplūdes: Nekavējoties notīriet sveķu noplūdes ar atbilstošiem šķīdinātājiem un pareizi atbrīvojieties no atkritumiem.
• Elektriskās briesmas: Tāpat kā FDM printeru gadījumā, nodrošiniet pareizu iezemēšanu un drošus elektriskos savienojumus.

3.3. SLS printeri

• Lāzerdrošība: SLS printeri izmanto jaudīgus lāzerus, kas var izraisīt smagus acu bojājumus. Pārliecinieties, ka printera korpuss ir neskarts un ka visi drošības bloķētāji darbojas pareizi.
• Augstas temperatūras: Drukas kamera var sasniegt augstu temperatūru, tāpēc pirms atvēršanas ļaujiet printerim atdzist.
• Putekļu kontrole: Ieviesiet putekļu kontroles pasākumus, lai novērstu pulverveida materiālu uzkrāšanos.

4. Ventilācija: kritisks drošības pasākums

Pareiza ventilācija ir vissvarīgākā, lai mazinātu saskari ar GOS, UDS un citiem gaisā esošiem piesārņotājiem, kas izdalās 3D drukāšanas laikā. Nepieciešamās ventilācijas sistēmas veids ir atkarīgs no printera veida, izmantotajiem materiāliem un drukāšanas biežuma.

4.1. FDM drukāšanas ventilācija

Retai FDM drukāšanai ar tādiem materiāliem kā PLA var pietikt ar labi vēdināmu telpu. Tomēr biežai drukāšanai vai izmantojot tādus materiālus kā ABS, ir ļoti ieteicams izmantot īpašu korpusu ar filtrēšanas sistēmu.

• Korpuss ar filtrāciju: Korpusi uztver emisijas un izfiltrē GOS un UDS. Meklējiet korpusus ar HEPA filtriem un aktivētās ogles filtriem.
• Lokālā nosūces ventilācija (LEV): LEV sistēmas uztver emisijas pie avota un izvada tās ārā.
• Gaisa attīrītāji: Lai gan gaisa attīrītāji var palīdzēt samazināt gaisā esošo daļiņu daudzumu, tie var nebūt tik efektīvi GOS noņemšanā kā īpašas ventilācijas sistēmas.

4.2. Sveķu drukāšanas ventilācija

Sveķu materiālu lielākās toksicitātes dēļ pareiza ventilācija ir vēl svarīgāka SLA un DLP drukāšanai. Stingri ieteicams izmantot īpašu korpusu ar nosūces sistēmu.

• Korpuss ar nosūci: Savienojiet korpusu ar nosūces ventilatoru, kas izvada gaisu ārā. Pārliecinieties, ka nosūces caurule ir pareizi noblīvēta, lai novērstu noplūdes.
• Respiratori: Strādājot ar sveķiem, valkājiet respiratoru ar organiskā tvaika kasetnēm, lai pasargātu no GOS.

4.3. SLS drukāšanas ventilācija

SLS drukāšanai ir nepieciešama visstingrākā ventilācijas kontrole pulverveida materiālu izmantošanas dēļ. Būtiska ir īpaša putekļu savākšanas sistēma un HEPA filtrācija.

• Putekļu savākšanas sistēma: Putekļu savākšanas sistēma uztver gaisā esošās daļiņas un neļauj tām izplatīties pa darba telpu.
• HEPA filtrācija: HEPA filtri noņem no gaisa smalkās daļiņas.
• Respiratori: Darbiniekiem jāvalkā respiratori ar P100 filtriem, lai pasargātu sevi no pulverveida materiālu ieelpošanas.

5. Individuālie aizsardzības līdzekļi (IAL)

Papildus ventilācijai, individuālajiem aizsardzības līdzekļiem (IAL) ir izšķiroša loma lietotāju aizsardzībā no 3D drukāšanas riskiem.

• Cimdi: Strādājot ar filamentiem, sveķiem un tīrīšanas šķīdinātājiem, valkājiet nitrila vai neoprēna cimdus. Izvairieties no lateksa cimdiem, jo tie var izraisīt alerģiskas reakcijas.
• Acu aizsardzība: Valkājiet aizsargbrilles vai aizsargmasku, lai pasargātu acis no šļakatām, atlūzām un UV gaismas.
• Respiratori: Izmantojiet respiratoru ar atbilstošiem filtriem, lai pasargātu sevi no GOS, UDS un pulverveida materiālu ieelpošanas.
• Laboratorijas halāti vai priekšauti: Valkājiet laboratorijas halātu vai priekšautu, lai pasargātu apģērbu no noplūdēm un piesārņojuma.

Piemērs: Visā pasaules universitātēs studentiem, kas izmanto 3D drukāšanas laboratorijas, bieži vien ir jāiziet drošības apmācība un jāvalkā atbilstoši IAL pirms aprīkojuma lietošanas. Tas palīdz nodrošināt drošu mācību vidi.

6. Materiālu droša lietošana un uzglabāšana

Pareiza 3D drukāšanas materiālu lietošana un uzglabāšana ir būtiska, lai novērstu negadījumus un uzturētu drošu darba vidi.

• Lasiet drošības datu lapas (DDL): Pirms lietošanas vienmēr izlasiet katra materiāla DDL. DDL sniedz informāciju par materiāla īpašībām, riskiem un drošības pasākumiem.
• Pareizi uzglabājiet materiālus: Uzglabājiet filamentus, sveķus un pulverus vēsā, sausā vietā, prom no tiešiem saules stariem un karstuma.
• Marķējiet konteinerus: Skaidri marķējiet visus konteinerus ar materiāla nosaukumu, datumu un visiem attiecīgajiem bīstamības brīdinājumiem.
• Pareizi atbrīvojieties no atkritumiem: Atbrīvojieties no atkritumiem saskaņā ar vietējiem noteikumiem. Sveķi un šķīdinātāji jāutilizē kā bīstamie atkritumi.

7. Ugunsdrošība

3D drukāšanas aprīkojums un materiāli var radīt ugunsbīstamību. Veiciet piesardzības pasākumus, lai novērstu ugunsgrēkus, un esiet gatavi ātri reaģēt, ja tāds notiek.

• Turiet uzliesmojošus materiālus tālāk: Turiet uzliesmojošus materiālus, piemēram, papīru un kartonu, tālāk no printera.
• Uzraugiet printeri: Nekad neatstājiet printeri bez uzraudzības, kamēr tas darbojas.
• Instalējiet dūmu detektorus: Instalējiet dūmu detektorus zonā, kur atrodas printeris.
• Turiet ugunsdzēšamo aparātu tuvumā: Turiet tuvumā ugunsdzēšamo aparātu, kas paredzēts elektrisko ugunsgrēku dzēšanai (C klase).
• Ziniet ārkārtas procedūras: Iepazīstieties ar ārkārtas procedūrām, tostarp kā izslēgt printeri un evakuēties no ēkas.

8. Labākā prakse drošai 3D drukāšanas videi

Šo labāko prakšu ieviešana var palīdzēt radīt drošāku un veselīgāku 3D drukāšanas vidi:

• Apmācība: Nodrošiniet visaptverošu drošības apmācību visiem lietotājiem, aptverot tādas tēmas kā materiālu drošība, aprīkojuma darbība, ventilācija un IAL.
• Regulāra apkope: Veiciet regulāru printera apkopi, lai nodrošinātu tā pareizu un drošu darbību.
• Tīrība: Uzturiet darba zonu tīru un bez nekārtības. Nekavējoties notīriet noplūdes.
• Ventilācijas uzraudzība: Regulāri pārbaudiet ventilācijas sistēmu, lai pārliecinātos, ka tā darbojas efektīvi.
• Veselības uzraudzība: Apsveriet iespēju ieviest veselības uzraudzības programmu darbiniekiem, kuri bieži tiek pakļauti 3D drukāšanas materiālu iedarbībai.
• Riska novērtējums: Veiciet rūpīgu riska novērtējumu, lai identificētu potenciālos apdraudējumus un ieviestu atbilstošus kontroles pasākumus.
• Ārkārtas rīcības plāns: Izstrādājiet un paziņojiet par ārkārtas rīcības plānu, kurā izklāstītas procedūras, kā reaģēt uz ugunsgrēkiem, ķīmisko vielu noplūdēm un citiem incidentiem.

9. Noteikumi un standarti

Lai gan konkrēti noteikumi par 3D drukāšanas drošību atšķiras atkarībā no valsts un reģiona, vairākas organizācijas sniedz vadlīnijas un standartus, kas var palīdzēt nodrošināt drošu darba vidi.

• OSHA (Darba drošības un veselības aizsardzības pārvalde): OSHA sniedz vadlīnijas par darba drošību Amerikas Savienotajās Valstīs.
• NIOSH (Nacionālais darba drošības un veselības institūts): NIOSH veic pētījumus un sniedz ieteikumus darba traumu un slimību profilaksei.
• ANSI (Amerikas Nacionālais standartu institūts): ANSI izstrādā standartus dažādām nozarēm, tostarp ražošanai.
• ISO (Starptautiskā standartizācijas organizācija): ISO izstrādā starptautiskus standartus, kurus var izmantot, lai nodrošinātu produktu kvalitāti, drošību un efektivitāti.
• Eiropas Savienības regulas (REACH, RoHS): Šīs regulas attiecas uz ķīmisko vielu un elektronisko iekārtu drošu lietošanu.

10. Secinājums

3D drukāšana piedāvā neticamas iespējas inovācijai un radošumam, taču ir svarīgi prioritizēt drošību. Izprotot potenciālos riskus, kas saistīti ar dažādām 3D drukāšanas tehnoloģijām un materiāliem, ieviešot pareizu ventilāciju, izmantojot atbilstošus IAL un ievērojot labāko praksi, jūs varat radīt drošu un veselīgu vidi sev un citiem. Tā kā 3D drukāšanas tehnoloģija turpina attīstīties, ir svarīgi būt informētam par jaunākajiem drošības ieteikumiem un noteikumiem. Atcerieties, ka drošība nav tikai noteikumu kopums; tā ir domāšana, kas jāintegrē katrā 3D drukāšanas procesa aspektā.

Šis ceļvedis sniedz sākumpunktu izpratnei par 3D drukāšanas drošību. Lai saņemtu konkrētākus norādījumus, konsultējieties ar drošības speciālistiem un skatiet attiecīgos noteikumus un standartus.

Prioritizējot drošību, mēs varam pilnībā atraisīt 3D drukāšanas potenciālu, vienlaikus aizsargājot lietotāju veselību un labklājību visā pasaulē.