Prusa Research to pierwszy producent konsumenckich drukarek 3D, który uzyskał certyfikat bezpieczeństwa UL 2904 „Greenguard” od UL Standards, potwierdzając ich bezpieczne użytkowanie w „domu, biurze lub klasie”.
Większość entuzjastów druku 3D zadała sobie kiedyś pytanie: „Jak bardzo to szkodzi mojemu zdrowiu?”. W końcu często produkujemy w domach z wykorzystaniem termoplastów. A jednak standardy bezpieczeństwa nie zostały jeszcze powszechnie przyjęte.
Taki standard jednak istnieje i funkcjonuje od 2017 roku. Teraz Prusa Research podjęła się jako pierwszy konsumencki producent certyfikacji drukarki 3D zgodnie z tym standardem.
Dotyczy to konkretnie modeli MK4 i MK4S, które działają z materiałami Prusament PLA i PETG. UL Solutions, niezależna organizacja certyfikująca, przetestowała te systemy z użyciem tych materiałów pod kątem standardu emisji dla drukarek 3D. Standard ten mierzy zgodność z aktualnymi normami bezpieczeństwa dotyczącymi ultradrobnych cząstek (UFP) i lotnych związków organicznych (VOC) w środowiskach nieprzemysłowych. Josef Průša, założyciel i dyrektor generalny Prusa Research, z dumą podzielił się certyfikatem MK4 na platformie X, gdzie zaprezentował „Greenguard” UL 2904 potwierdzający, że drukarka 3D „spełnia kryteria”.
Świetnie! Ale może nieco niejasno. Użytkownicy szybko zwrócili na to uwagę, pytając o konteksty, w których MK4 została certyfikowana. Artykuł na blogu Prusa wskazuje, że chodzi o „klasy, biura, biblioteki i inne środowiska wewnętrzne nieprzemysłowe, gdzie odpowiednia wentylacja może nie być zapewniona”, ale nie rozwija szczegółowo kryteriów standardu UL 2904.
Z tego powodu zgłębiliśmy temat certyfikacji drukarek 3D i porozmawialiśmy z przedstawicielami UL Standards o standardzie UL 2904.
Czym jest UL 2904? Czym jest Greenguard?
Jeśli dopiero zaczynasz interesować się emisjami drukarek 3D, oto podstawowe informacje: drukarki 3D emitują lotne związki organiczne (VOC) oraz ultradrobne cząstki (UFP) do powietrza podczas pracy. UFP to mikroskopijne cząstki plastiku o rozmiarze mniejszym niż 300 nm, które mogą przenikać do płuc, a przez nie do krwiobiegu. VOC to z kolei ogólny termin obejmujący związki chemiczne, od stosunkowo nieszkodliwych po znane substancje drażniące i rakotwórcze (np. formaldehyd i benzen).
Od dawna wiadomo, że drukarki 3D emitują te substancje, choć niektóre materiały, takie jak ABS, generują więcej emisji niż PLA czy PETG. Jednak badania nad ich wpływem w środowiskach nieprzemysłowych, takich jak szkoły, domy czy biura, wymagały czasu, aby osiągnąć poziom umożliwiający pewne ustanowienie standardów.
Tym właśnie jest UL 2904: „Standardowa Metoda Testowania i Oceny Emisji Cząstek i Związków Chemicznych z Drukarek 3D” stworzona przez UL Standards and Engagement. Standard ten określa, czy emisje z drukarki 3D przekraczają poziomy uznane za bezpieczne według aktualnych badań. Z kolei „Certyfikacja Greenguard” to komercyjna procedura testowania, którą UL oferuje producentom, aby potwierdzić zgodność z kryteriami standardu UL 2904 i przekazać tę informację konsumentom.
Sam standard jest, co ciekawe, dostępny za darmo do przeglądania i stosowania. Nie można jednak pobrać 80-stronicowego dokumentu bez uiszczenia opłaty w wysokości 500 USD, ale po rejestracji na stronie UL można go swobodnie przeglądać w przeglądarce.
„Inne laboratoria również mogłyby przeprowadzić te testy, o ile będą postępować zgodnie z instrukcjami” – powiedział Scott Laughlin, Menedżer Programu w UL Verification Services, w wywiadzie dla All3DP. „Mogłyby również zastosować tę metodologię testową”.
Jak ustalono standardy? Jak testuje się drukarki 3D?
UL Standards działa w trzech obszarach, obejmując cały proces opracowywania standardów i testowania produktów:
- Instytuty Badawcze UL – prowadzą badania, takie jak raport „Wpływ druku 3D na jakość powietrza w zamkniętych pomieszczeniach edukacyjnych”, analizujący emisje z drukarek 3D w środowiskach nieprzemysłowych.
- UL Standards and Engagement – opracowuje standardy, takie jak UL 2904.
- UL Solutions – zajmuje się testowaniem i certyfikacją produktów zgodnie z tymi standardami, nadając certyfikaty, takie jak Greenguard.
Zespół ds. standardów i zaangażowania wykorzystuje tzw. „komitety techniczne” – grupy ekspertów w danej dziedzinie, które analizują istniejące badania, opracowują, ustanawiają i utrzymują proponowane standardy. Aktualna wersja UL 2904 to druga iteracja certyfikacji, pierwotnie wprowadzonej w 2017 roku i zaktualizowanej w 2023 roku.
Każdy może zgłosić propozycję nowego standardu, ale musi być ona „w pełni rozwinięta”. UL szczegółowo opisuje ten proces w darmowym samouczku dotyczącym opracowywania standardów. Kluczowe elementy to szczegółowa propozycja poparta dokumentacją i kontaktami, które uzasadniają potrzebę standardu. Następnie projekt jest opracowywany i zatwierdzany w procesie przypominającym głosowanie demokratyczne wśród członków komitetu technicznego.
Kryteria UL 2904
Dopuszczalne poziomy emisji są ustalane na podstawie zaakceptowanych progów wyznaczonych przez publiczne instytucje zdrowia oraz matematycznego modelu wentylacji do określania wskaźników emisji. Dzięki temu powstają akceptowalne poziomy emisji w docelowych środowiskach.
- Standardowym środowiskiem testowym jest biuro o objętości 30,6 m³ (3,66 m x 3,05 m x 2,74 m).
- Maksymalna liczba UFP (ultradrobnych cząstek): 20 miliardów cząstek na gram materiału oraz 300 miliardów cząstek na godzinę.
VOC (Lotne Związki Organiczne) – bardziej skomplikowane zagadnienie
VOC są trudniejsze do analizy, ponieważ dopuszczalne poziomy różnią się w zależności od „odniesionych chronicznych poziomów ekspozycji nieonkologicznej” dla każdego związku chemicznego. Poziomy te opierają się na progach wyznaczonych przez Kalifornijski Departament Zdrowia Publicznego oraz podobne instytucje i kategorie VOC. W standardzie przedstawiono szczegółową tabelę tych poziomów:
- Dla benzenu dopuszczalny poziom wynosi 0,0312 mg na godzinę.
- Dla formaldehydu to 0,187 mg na godzinę.
Certyfikacja UL 2904 Greenguard
Aby sprawdzić, czy drukarka 3D i jej materiały „spełniają kryteria”, UL umieszcza urządzenie w specjalnej komorze ze stali nierdzewnej o objętości sześciu metrów sześciennych. „Komora jest zaprojektowana tak, aby żadne substancje chemiczne nie osadzały się na jej powierzchni ani nie powodowały dodatkowego zanieczyszczenia produktu” – wyjaśnił Scott Laughlin.
Po nocy spędzonej w komorze, podczas czterogodzinnego wydruku zbierane są emisje:
- Cząstki stałe (UFP) analizowane są za pomocą instrumentów do pomiaru aerozoli.
- VOC są zbierane za pomocą sorbentu (podobnego do gąbki), przez który przepuszczane jest powietrze w znanym tempie.
Zebrane emisje są następnie mierzone:
- Głównie za pomocą chromatografii gazowej z detektorem masowym.
- Dla aldehydów niskocząsteczkowych, takich jak formaldehyd czy acetaldehyd, stosuje się wysokosprawną chromatografię cieczową.
Wyniki są przedstawiane na wykresach, a UL porównuje emisje urządzenia z określonymi standardami.
Co to oznacza dla użytkowników?
Najważniejszy wniosek to fakt, że standard UL 2904 nie jest tak ogólnikowy, jak mogłoby się wydawać na pierwszy rzut oka. Certyfikaty Greenguard UL, choć określają jedynie, że produkt „spełnia kryteria”, opierają się na rygorystycznych metodach testowania i kryteriach opracowanych przez uznane autorytety.
Jednak sformułowanie „spełnia kryteria” nie wyjaśnia konsumentom dokładnie, jak traktować drukowanie 3D w domu lub biurze. UL Standards unika stwierdzenia, że certyfikowane produkty są „bezpieczne”, i wyjaśnia All3DP, że produkty „spełniają standardy bezpieczeństwa”. Chociaż to naukowe podejście może cieszyć badaczy, dla użytkowników może być nieco mylące.
Na podstawie dostępnych danych można jednak uznać, że certyfikowane drukarki są bezpieczne w realistycznych warunkach, takich jak biuro o objętości 30,6 m³.
Podejście Prusa Research
Prusa Research jest mniej powściągliwa w swoich stwierdzeniach. Josef Průša w rozmowie z All3DP potwierdził, że certyfikowane produkty są bezpieczne w zamkniętych przestrzeniach, podkreślając jednak, że odpowiednia wentylacja zawsze jest najlepszą praktyką.
„Bardzo ostrożnie dobieraliśmy dodatki w naszych filamentach” – powiedział Průša. „Gdyby nasze PLA nie przeszło testów, byłby to sygnał ostrzegawczy dla otwartych drukarek 3D”.
Chcielibyśmy, aby większa część rozległego rynku materiałów zewnętrznych uczestniczyła w certyfikacji UL 2904, nawet jeśli zdecydują się nie korzystać z procesu certyfikacji Greenguard UL Standards. W przypadku Prusy firma ubiegała się o certyfikację produktów z innymi potencjalnymi zagrożeniami; w tym samym czasie, gdy Průša ogłosił nowy certyfikat Greenguard, podzielił się również szczegółami dotyczącymi testowania materiału PA11CF wypełnionego włóknem węglowym.
„Włókna węglowe mogą czasami przyklejać się do skóry i pozostawać tam nawet po kilku myciach rąk” — wyjaśnił Průša. „Przeprowadziliśmy dokładne testy laboratoryjne w Narodowym Instytucie Zdrowia Publicznego, zanim po raz pierwszy wprowadziliśmy te materiały do produkcji… W skrócie — nasze filamenty Prusament z włóknami węglowymi i wydruki z nich wykonane są bezpieczne”.
Jeśli Twoim głównym pytaniem jest, czy drukowanie za pomocą drukarki Prusa MK4 lub MK4S z certyfikatem Greenguard w zamkniętym środowisku jest stosunkowo bezpieczne, odpowiedź wydaje się brzmieć: tak. Jednak jeśli chcesz naprawdę zrozumieć UFP, VOC i ich szersze implikacje, to jest dopiero początek. Obecnie dostępnych jest wiele badań, w większości pochodzących z UL, a także wiele praktycznych kroków, które możesz podjąć, aby zająć się emisjami drukarek 3D.
Aby lepiej zrozumieć, jak UFP i VOC zachowują się w zamkniętych środowiskach, badania UL Standards są doskonałym punktem wyjścia. Ostatnie wieloletnie badanie „Wpływ druku 3D na jakość powietrza w pomieszczeniach w środowiskach edukacyjnych”, opublikowane w sierpniu 2024 r., opiera się na wcześniejszych badaniach mierzących jakość powietrza w przestrzeniach uniwersyteckich.
Ponadto dostępne są mniej formalne, ale cenne zasoby, takie jak ostatnie filmy na YouTube autorstwa Made with Layers (Thomas Sanladerer), w których bada emisje drukarek 3D i oferuje rozwiązania bezpieczeństwa, w tym przewodniki dotyczące budowy własnego urządzenia do pomiaru jakości powietrza.
Dla tych, którzy chcą pójść dalej, UL Standards udostępnia oficjalne wytyczne bezpieczeństwa dotyczące korzystania z drukarek 3D, specjalnie zaprojektowane dla laboratoriów w środowiskach szkolnictwa wyższego. Wytyczne te wykraczają poza kwestie emisji, zachęcając do głębszej refleksji nad tym, w jaki sposób wchodzimy w interakcje z urządzeniami topiącymi mikroplastik.
Tekst pochodzi z serwisu „ALL3DP”. Autorem artykułu jest Shawn Frey.
License: The text of „Prusa Has Safety Certified the MK4S; What Does That Mean for You?” by All3DP is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
