Badanie cząstek i lotnych związków organicznych emitowanych podczas druku 3D metodą FDM / FFF

Instytut Badawczy Chemical Insights przy UL Research opublikował nowe badanie, w którym sprawdzał lotne związki organiczne (LZO) i emisję cząstek podczas procesu druku 3D metodą FDM / FFF. Odpowiedź na to czy są one szkodliwe dla zdrowia użytkowników drukarek 3D tego typu okazała się dość skomplikowana…

W modelu badawczym za najgorszy możliwy scenariusz narażenia na szkodliwe związki przyjęto odległość około 1 metra od działającej drukarki 3D. W symulowanych środowiskach nieprzemysłowych naukowcy założyli, że jedynym źródłem emisji jest drukarka 3D. Chociaż warunki druku 3D w technologii FDM / FFF odgrywają kluczową rolę we wpływaniu na emisję, głównym czynnikiem jest materiał z jakiego prowadzona jest produkcja przyrostowa. Różne materiały wymagają odrębnych ustawień druku 3D. Filamenty w rodzaju ABS, poliamid (nylon) czy HIPS niezmiennie wyróżniały się najwyższymi wskaźnikami emisji cząstek, a kolejne były filamenty domieszkowane metalem i PLA. Formaldehyd znalazł się wśród 5 najczęściej występujących LZO w 7 z 9 badanych materiałów.

Filamenty domieszkowane metalami wykazywały większe rozmiary cząstek i wyższe współczynniki emisji masowej, co wskazuje na wyraźne zachowanie emisyjne tych materiałów w porównaniu z czystymi filamentami polimerowymi. Wskaźniki całkowitej emisji lotnych związków organicznych (TVOC) różniły się w zależności od różnych materiałów, przy czym ASA, PETG, ABS i niektóre filamenty nylonowe okazały się emiterami o wysokim poziomie emisji. Z drugiej strony, filamenty kompozytowe domieszkowane metalem wykazywały niższą emisję TVOC, prawdopodobnie wynikającą z wysokiej zawartości stopów metali. Pięć najczęściej emitowanych LZO powiązano z głównym materiałem polimerowym, co dostarczyło informacji na temat konkretnych substancji chemicznych uwalnianych podczas procesu druku 3D.

W badaniu zauważono jednak, że korelacja emisji cząstek stałych i lotnych związków organicznych była trudna, gdyż ogólnie zaobserwowano niską korelację lub brak korelacji. W artykule zauważono również, że istnieje duże zróżnicowanie emisji w przypadku poszczególnych typów materiałów. Specyficzne dla producenta formuły i dodatki okazały się potencjalnymi czynnikami powodującymi wysoki poziom emisji niektórych LZO, niezależnie od innych warunków druku 3D.

Podczas gdy materiały ABS i HIPS generowały najwyższe stężenie, PLA, PETG i PVA wykazały niższą porównywalną medianę stężeń. Uwolnione poziomy były porównywalne (ale czasami wyższe) od typowych poziomów najdrobniejszych cząstek występujących w domach, biurach i szkołach. Badanie sugeruje, że osobiste narażenie na emisję podczas druku 3D w technologii FDM / FFF jest podobne do czynności wykonywanych w pomieszczeniach, takich jak gotowanie na kuchence gazowej.

Mimo że w badaniu założono środowisko, w którym drukarka 3D jest jedynym źródłem emisji, w prawdziwym świecie wszystko, od naszych pieców po klimatyzatory, jest źródłem emisji w naszych domach i biurach. Warunki te mogą w naturalny sposób prowadzić do powstania przestrzeni o wyższym niż zalecane stężeniu cząstek. Przepływ powietrza do i z pomieszczenia również odgrywa w tym wszystkim kluczową rolę.

Najważniejsze wnioski z wniosków płynących z artykułu były następujące:

• unikaj stosowania materiałów o wysokiej emisji, takich jak te zawierające monomer styrenu
• unikaj używania drukarki 3D w zamkniętych pomieszczeniach lub przy ograniczonej wentylacji.

Źródło: www.sciencedirect.com