研究

美国银行发表关于3D打印排放影响的研究论文

美国银行国际作为烟雾和颗粒物提取技术的开发者,他发表了一篇研究论文,回顾了3D打印过程中排放的颗粒物和气体的影响。

这项研究着眼于3D打印工艺(如熔丝制造(FFF)和还原聚合)产生的有害空气污染物的存在,以及打印机制造商如何通过集成有效的过滤系统来保护员工健康和产品质量。

美国银行3DP&Growth Markets产品经理罗斯·斯通汉姆(Ross Stoneham)表示:“报告强调了安装有效过滤解决方案的重要性,该解决方案有助于捕获和清除任何潜在有害排放物。”。“这不仅有助于保护操作人员免受潜在的有害空气污染物的影响,还将确保产生的产品和机器不受污染。”

Ross Stoneham,美国银行3DP和增长市场产品经理。照片通过美国银行。
Ross Stoneham,美国银行3DP和增长市场产品经理。照片通过美国银行。

解决AM的隐患

由于3D打印通常涉及熔化和烧结,因此一个特别的健康和安全问题是空气中污染物的排放,这些污染物可能有各种形状、大小和气味。

作为便携式排烟技术的领导者,美国银行一直在为添加剂制造业开发一系列产品,以帮助降低与3D打印机产生的空气排放相关的风险。

7月,美国银行与法国3D打印机供应商签署了分销合作协议Atome3D奉献3D PrintPRO空气过滤产品. 这些设备可以集成到第三方3D打印机中,以捕获打印过程中排放的任何有害烟雾和颗粒。

此类空气污染物包括超细颗粒(UFP),通常在纳米颗粒大小范围内,而挥发性有机化合物(VOC)具有明显的难闻气味。

这两种类型排放的有害影响之前都有很好的记录,如国家职业安全与健康研究所(NIOSH)出版健康和安全海报专门针对3D打印。

在其他地方,来自首尔国立大学曾调查过喷嘴温度对排放率的影响FFF 3D打印过程中的有害颗粒,以及美国环境保护署(EPA)也进行了研究FFF 3D打印过程中的VOC排放这一次,我们着眼于碳纤维增强ABS等复合材料。

FFF期间的微粒释放。图片通过美国银行。
FFF期间的微粒释放。图片通过美国银行。

美国银行的3D打印排放报告

美国银行的研究论文特别关注两种3D打印工艺:FFF和vat聚合技术,如立体光刻数字光处理(DLP)。该研究旨在更好地教育3D打印市场3D打印机排放的影响,使其能够以更加知情和安全的方式使用。

FFF和vat聚合工艺都受到入门级用户的欢迎,但它们的设计通常需要频繁的手动加载、搬运和工艺优化,这些都发生在印刷室附近。这意味着操作员暴露于空气中排放物的可能性更大。

在其他发现中,该报告概述了3D打印机喷嘴的温度如何显著影响FFF工艺产生的颗粒体积。喷嘴温度升高会降低印刷过程中产生的平均粒径,这意味着它们更容易穿透人体,从而对个人健康产生负面影响。

研究论文还发现,FFF打印机排放的气体中还含有挥发性有机化合物,这可能会导致用户头痛、眼睛刺激、皮肤刺激,甚至职业性哮喘。

各种灯丝也被确定为发出不同程度的排放物。例如,ABS长丝释放苯乙烯、丙烯腈和丁二烯,而PLA长丝释放丙交酯和有机酸。然而,由于使用PLA打印产生的气味比使用ABS打印产生的气味低得多,许多人认为风险要低得多,甚至根本不存在,但数据显示,无论一个人是否能够用感官检测,这两种材料都会产生VOC。这就是为什么打开窗户使房间通风是大多数用户的标准做法。

接着是还原还原聚合,在液体材料自然状态下加热引起的光反应也被证明会释放出空气中的物质。当印刷过程将树脂转化为固体材料时,并不是所有的树脂都最终进入成品零件,随后会生成纳米颗粒。美国银行的报告还着重于后处理过程中产生的排放,如砂光、胶合和溶剂整理。

还原聚合排放。照片通过美国银行。
还原聚合排放。照片通过美国银行。

3D打印排放物的危害有多大?

了解与操作3D打印机时呼吸的空气相关的健康危害非常重要。然而,虽然将这些3D打印排放物划分为VOC和颗粒物是有用的,但也应考虑颗粒物和气体的复合效应。

根据美国银行的说法,用户有权了解其3D打印机的排放物,同时,应帮助雇主履行保护其雇员的法律责任。

该报告指出,颗粒大小对这一理解尤为重要,因为印刷过程中排放的颗粒大小会影响其在人体呼吸系统中的沉积位置。颗粒越小,它能穿透的呼吸系统越深,危害也越大。美国银行表示,还必须考虑气体与呼吸系统的相互作用,因为化学物质可以通过使用者的肺部和皮肤吸收。

3D PrintPRO 3如何与3D打印机集成。美国银行国际形象
3D PrintPRO 3如何与3D打印机集成。图片通过美国银行国际。

减轻排放的影响

除了让读者了解3D打印排放物的危害外,美国银行的报告还提出了一些保护用户的缓解策略。

最有效的保护策略之一是使用工程控制,如固定通风系统和直接抽取技术。然而,虽然这两种技术在将用户与危险区分开方面相当有效,但它们并不总是能够完全控制过程中产生的排放物,并且当操作员检索打印部件时,这些排放物可以在构建结束时释放。

管理控制和个人防护设备(PPE)也是防止排放危害的方法,但是这些只是限制个人暴露,而不是控制危害本身。在报告中,美国银行认为,针对3D打印排放风险提供的最大保护级别是专业直接提取(LEV)系统。

展望未来,美国银行预测3D打印机生产率的提高与打印材料的数量之间存在着直接的关联,而打印材料的数量反过来又与产生的排放量之间存在着直接的关联。这篇研究论文表明,未来添加剂制造业的更多采用和成熟可能会使人们更加关注确保该技术的安全性。因此,机器和材料制造商有责任确保进行充分的测试,以确保其产品安全。

美国银行将于下周在FORM的展台上展示研究论文的全部结果,希望了解更多信息的人可以在这里下载报纸.

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特色图片展示3D PrintPRO 3如何与3D打印机集成。图片通过美国银行国际。

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