Загрязнение воздуха в 3D печати

Что такое 3D-печать

Трехмерная печать по-другому называется аддитивным производством. Это означает, что изделие создается послойным добавлением материала. Процессом управляет координатный XYZ робот с цифровым управлением. Принтеры работают с пластиком или металлом. Материал подают в точку осаждения в виде проволоки или порошка. Принтер расплавляет материал. Затем он соединяется с ранее нанесенной основой.

3D принтер изготовит предметы сложной формы. Это выгодно отличает аддитивный процесс от вычитающего, когда из крупного куска материала удаляются излишки. Механическая, лазерная обработка, пайка или сварка генерируют больше загрязнений. И много материала расходуется впустую. Трехмерная печать не расходует много лишнего материала. Она представляется чистым процессом, но все равно загрязняет воздух.

Всем, кто пользуется 3D-печатью, нужно знать о риске для здоровья. 3D принтер кажется безопасным. Но он может генерировать токсичные пары и опасные частицы вещества. Технологические процессы, преобразующие материал, загрязняют воздух на рабочих местах. Это касается резки, гравировки, термического разложения в лазерной машине, пайки с использованием токсичного флюса и т.д. Расплавленные металлы и полимеры не исключение.

Ультрадисперсные частицы

Нагрев вещества вызывает выделение твердых частиц, капель и паров. Они могут оказаться вредными при вдыхании.

Европейские ученые постепенно раскрывают опасности 3D печати для здоровья. Согласно отчету о выбросах 3D-принтеров расплавление пластиков выделяет в воздух маленькие наночастицы материала. Их нельзя увидеть без специального оборудования. Но это не значит, что они безопасны.

Наночастички пластика PLA используются в фармацевтике, как средство доставки лекарства в различные органы, в том числе и в мозг. Такой же эффект использует косметика. Ультрадисперсные частицы проникают через кожу. Сами по себе частицы PLA не токсичны. Но никто не знает о последствиях накопления в органах человека. Наночастички конденсируются в сравнительно большие образования. Доподлинно известно о вредности наночастиц сажи автомобильных выхлопов. С ними связаны дегенеративные заболевания мозга, например, болезнь альцгеймера.

Пластик ABS токсичен при расплавлении. Наноскопические частицы ABS так же токсичны. Такие частицы очень мелкие. Во время вдыхания они попадают в мозг через обонятельный нерв. Они распространяются по организму с кровотоком. Большинство органов могут избавиться от них естественным путем, но мозг и легкие засоряются надолго.

Фактически, частицы размером в 10-200нм легко проникают в кровоток через легкие. Их токсичное действие отличается от исходного вещества в привычных формах и размерах. Согласно исследованию итальянского Института здоровья и защиты прав потребителей наночастицы оседают в легких в больших количествах, чем дым электронной сигареты. 

Газы или испарения

Расплавленный ABS источает особенно неприятный запах. Другие пластики включая нейлон, HIPS и HDPE выделяют такие же токсичные пары, но запаха меньше.

Полимерные материалы могут испаряют некоторые их составляющие. Часто в них добавляют диоктилфталат для гибкости и сопротивления плесени. Во время сильного нагрева или лазерной обработки в опасных количествах выделяется бензол. А во время работы с ПВХ в воздухе конденсируется аэрозоль HCl.

Высокая температура в зоне работы головки принтера провоцирует расширение воздуха. Пары быстро распространяются в рабочей зоне вместе с частичками пластика. Продукты термического разложения полимеров приведены в диаграмме ниже.

Дымоуловитель – это вытяжка с фильтрами, помещенные в одно устройство. Название она получила в то время, когда отводила дым паяльника или лазерного гравера. Но эти же устройства со специальными фильтрами годятся и для трехмерного принтера. Блок дымоуловителя для принтера мало чем отличается от блока для пайки.

3D печать чувствительна к изменению температуры воздуха. Следовательно, боится сквозняков. Если вы используете небольшой открытый принтер, то загрязненный воздух можно убрать обычным дымоприемником. Чтобы не нарушить климат в принтере, выбирайте минимальную скорость всасывания воздуха.

Если модель вашего 3D принтера закрытая, есть защитный кожух, то можно установить очищающий занавес. Во время работы пока окно принтера закрыто он может быть выключен. Но он будет очищать выходящий воздух, когда вы откроете короб, чтобы извлечь готовое изделие.

Если ваш принтер большой и полностью закрытый, то у него наверняка будет встроенные патрубки для подключения вытяжки. К ним можно подключить дымоуловитель с большими фильтрами. Он может работать непрерывно или включаться по команде принтера. Дымоуловитель захватывает грязный воздух и возвращает его обратно в принтер, чтобы не менять температуру воздуха во время процесса печати.

3-х ступенчатая фильтрация

Полноценный дымоуловитель оснащен тремя фильтрами. Первый – это предварительный фильтр. Он не пропускает крупную пыль, чтобы не засорять ей основной фильтр тонкой очистки. Фильтр тонкой очистки – это HEPA. На его волокнах оседают частички всех размеров, в том числе и аэрозоли и наночастицы. Завершает очистку газовый фильтр. Он состоит из плотно уложенных гранул активированного угля с прослойками из стекловолокна. Активированный уголь улавливает летучие органические соединения и наночастицы, которые пропустил HEPA.

Дымоуловитель против вытяжки

Самый дешевый способ убрать дым – канальный вентилятор и воздуховоды. Выброс загрязненного воздуха в окно запрещен нормами СанПин. А у дымоуловителя есть плюсы.

• Хорошую очистку воздуха от всех видов твердых частиц и аэрозолей
• В помещении не останется запахов от оплавленного пластика или металла
• Вы будете уверены, что здоровье не пострадает
• Микроклимат в машине 3D печати будет стабильным
• Не нужна приточная вентиляция с подогревом или кондиционированием, как для вытяжки в форточку

Устраните вредный фактор

Вытяжка с фильтрами решит проблемы с вредными выбросами от 3D печати полимерами и металлическим порошком. Без правильной фильтрации ультрадисперсные частицы вызывают раздражение кожи и глаз. Наночастички накапливаются во внутренних органах и приводят к системным нарушениям, болезням сердца и сосудов и болезни Альцгеймера. Дымоуловитель подойдет для бытовых и профессиональных моделей принтеров. Вытяжка с фильтром, рециркуляцией и регулировкой воздушного потока минимально влияет на температуру воздуха внутри принтера. BOFA позаботится о вас и о мире, в котором мы живем.