Prawie każdy hobbysta druku 3D zadawał sobie kiedyś pytanie: „jak bardzo jest to szkodliwe dla mojego zdrowia?” W końcu produkujemy – często w domu – z tworzyw termoplastycznych. A jednak, w jakiś sposób, standard certyfikacji bezpieczeństwa nie został przyjęty w głównym nurcie.
Ale taki standard istnieje i funkcjonuje od 2017 roku. Teraz Prusa Research jako pierwszy producent konsumencki certyfikował drukarkę 3D zgodnie z tym standardem.
Dokładnie chodzi o MK4 i MK4S obsługiwane z Prusament PLA i PETG. UL Solutions, niezależny organ certyfikujący, przetestował te systemy w użyciu z tymi materiałami pod kątem swojego standardu emisji drukarek 3D, który mierzy zgodność z obecnymi normami bezpieczeństwa UFP i VOC w środowiskach nieprzemysłowych. Josef Průša, założyciel i dyrektor generalny Prusa Research, z dumą udostępnił certyfikat MK4 na X , który pokazuje certyfikat „Greenguard” UL 2904 stwierdzający, że drukarka 3D „spełnia kryteria”.
Świetnie! Ale być może dość niejasne. Użytkownicy szybko to zauważyli, pytając o to, w jakich dokładnie kontekstach MK4 jest teraz certyfikowany. Pomocny jest artykuł na blogu Prusa , określający „sale lekcyjne, biura, biblioteki i inne nieprzemysłowe pomieszczenia wewnętrzne, w których odpowiednia wentylacja może nie być zapewniona”, ale nie rozwija zbyt wiele kryteriów normy UL 2904.
My też byliśmy ciekawi. Jeśli to nie jest oczywiste, my w All3DP często drukujemy rzeczy w 3D. Tak, wiele rzeczy. W typowo zamkniętym środowisku biurowym. Dużo myśleliśmy o bezpieczeństwie i dawno temu w naszym oddzielnym laboratorium druku zainstalowaliśmy różne obudowy, które pomagają utrzymać nasze wydruki w kontrolowanym, wentylowanym środowisku.
Byłem szczególnie ciekaw, ponieważ byłem jedynym mieszkańcem biura All3DP w Berlinie – które jest wygodnie zlokalizowane w moim mieszkaniu – gdzie testuję drukarki 3D w prawdziwym otoczeniu hobbystycznym. Żadnych przemysłowych obudów dla mnie. *kaszel*.
Zaczęliśmy więc szukać więcej informacji na temat tego bardzo potrzebnego certyfikatu dla drukarek 3D i porozmawialiśmy z przedstawicielami UL Standards o standardzie UL 2904 tej firmy.
Czym jest UL 2904? Czym jest Greenguard?
Jeśli jesteś nowy w temacie emisji drukarek 3D, oto podstawy: drukarki 3D emitują do powietrza kombinację lotnych związków organicznych (LZO) i ultradrobnych cząstek (UFP) podczas użytkowania. UFP to mikroskopijne cząstki plastiku o średnicy mniejszej niż 300 nm, które przedostają się do płuc, a przez nie do krwiobiegu. LZO to ogólny termin używany do grupowania związków chemicznych, które wahają się od stosunkowo nieszkodliwych do znanych substancji drażniących i rakotwórczych (np. formaldehyd i benzen).
Od dawna wiadomo, że drukarki 3D emitują takie substancje (niektóre materiały, np. ABS, emitują więcej substancji niż PLA czy PETG), jednak badania nad ich wpływem w środowiskach nieprzemysłowych, takich jak szkoły, domy i biura, a także nad tym, jak oddziałują na ludzi, zajęły sporo czasu, zanim udało się opracować normy, które umożliwiłyby pewne ustalenie tych norm.
Oto czym jest UL 2904: „Standardowa metoda testowania i oceny emisji cząstek i substancji chemicznych z drukarek 3D” stworzona przez UL Standards and Engagement w celu ustalenia, czy emisje drukarki 3D przekraczają progi, które według obecnych badań są bezpieczne. „Greenguard Certification” to komercyjna procedura testowa, którą UL sprzedaje producentom, aby poinformować konsumentów o pomyślnym spełnieniu kryteriów normy UL 2904.
Sam standard jest, co przyjemne, darmowy do przeczytania i przestrzegania dla wszystkich. Nie możesz pobrać 80-stronicowego dokumentu bez uiszczenia wysokiej opłaty w wysokości 500 USD, ale po zarejestrowaniu konta w UL możesz go swobodnie przeglądać w przeglądarce .
„Inne laboratorium mogłoby to przejąć i uruchomić, jeśli postąpi zgodnie z instrukcjami” — powiedział Scott Laughlin, kierownik programu UL Verification Services w wywiadzie dla All3DP. „Mogłyby również uruchomić tę metodę testową”.
Jak ustalono normy? Jak testuje się drukarki 3D?
UL Standards ma trzy działy, które obejmują cały wachlarz zagadnień związanych z opracowywaniem norm i testowaniem produktów w ich ramach, zlecając badania wewnętrznym instytutom badawczym UL – raporty takie jak „ Wpływ drukowania 3D na jakość powietrza w pomieszczeniach w środowiskach edukacyjnych ”, który zawiera analizę tego, jak emisje z drukarki 3D zachowują się w środowiskach nieprzemysłowych – podczas gdy UL Standards and Engagement opracowuje normy takie jak UL 2904, a wreszcie UL Solutions, do którego należy zespół Laughlina, zajmuje się testowaniem i certyfikacją produktów zgodnie z normami z etykietą rodziny produktów Greenguard.
Zespół ds. standardów i zaangażowania korzysta z tego, co nazywa „komitetami technicznymi” – grupy ekspertów w danej dziedzinie – aby rozważyć istniejące badania, a następnie opracować, ustanowić i utrzymać proponowane standardy. Obecna wersja UL 2904, na przykład, jest w rzeczywistości drugą iteracją certyfikacji, która została po raz pierwszy wprowadzona w 2017 r. i zaktualizowana w 2023 r.
Każdy może złożyć propozycję do rozpatrzenia, ale musi być ona „w pełni rozwinięta”, co UL opisuje szczegółowo w bezpłatnym samouczku „ procesu opracowywania standardów ”. Istotą jest szczegółowa propozycja z dokumentacją i kontaktami, które mają poprzeć potrzebę standardu i pomóc mu ruszyć z miejsca. Projekt jest pisany i zatwierdzany w czymś w rodzaju demokratycznego procesu w komitecie technicznym.
W przypadku normy UL 2904 maksymalne limity emisji określane są na podstawie akceptowanych progów ustalonych przez oficjalne organy zdrowia publicznego oraz matematycznego modelu wentylacji w celu określenia wskaźników emisji, co skutkuje akceptowanymi poziomami w środowiskach docelowych.
Docelowym środowiskiem normy jest biuro o powierzchni 30,6 m3 ( 12 x 10 x 9 stóp). Maksymalny dopuszczalny UFP wynosi 20 miliardów cząstek na gram surowca i 300 miliardów cząstek na godzinę.
Związki lotne są nieco bardziej skomplikowane, biorąc pod uwagę różne dopuszczalne poziomy „nienowotworowych poziomów przewlekłego narażenia referencyjnego” każdego związku na podstawie progów z California Department of Public Health (oraz tych dla podobnych kategorii związków lotnych i progów instytucjonalnych) i są opisane w dużej tabeli w normie. W przypadku benzenu dopuszczalny poziom wynosi 0,0312 mg na godzinę; w przypadku formaldehydu wynosi on 0,187 mg na godzinę.
Jeśli chodzi o certyfikację UL 2904 Greenguard i sprawdzenie, czy maszyna i jej materiały „spełniają kryteria”, UL umieszcza przedmiotową drukarkę 3D w specjalistycznej komorze ze stali nierdzewnej o pojemności sześciu metrów sześciennych. „Zaprojektowano ją tak, aby nie było żadnych miejsc, w których chemikalia będą się przyklejać lub w których będą tworzyć własne dodatkowe zanieczyszczenie chemiczne dla produktu” — powiedział Laughlin. Następnie, po pozostawieniu w komorze na noc, emisje są zbierane w ciągu 4-godzinnego wydruku. Emisje cząstek są zbierane za pomocą różnych przyrządów do pomiaru wielkości aerozolu, podczas gdy LZO są zbierane przez medium sorpcyjne (pomyśl o gąbce), przez które powietrze przepływa ze znaną szybkością. Zebrane emisje są następnie mierzone, głównie za pomocą chromatografii gazowej-spektrometrii masowej, ale w przypadku aldehydów o niskiej masie cząsteczkowej, takich jak formaldehyd lub aldehyd octowy, stosuje się wysokosprawną chromatografię cieczową. Dane są przedstawiane graficznie, a UL może porównać emisje urządzenia ze swoim standardem.
Co to oznacza dla użytkowników?
Największym wnioskiem jest to, że norma nie jest tak niejasna, jak mogłoby się wydawać na pierwszy rzut oka. Chociaż certyfikaty Greenguard UL po prostu stwierdzają, że produkt „spełnia kryteria”, zarówno opracowanie UL 2904, jak i proces certyfikacji Greenguard wykorzystują rygorystyczne metodologie, a kryteria docelowe są poparte zaleceniami zaufanych organów.
Mimo to „spełnia kryteria” nie mówi konsumentom, co dokładnie ta certyfikacja powinna oznaczać dla sposobu, w jaki traktują druk 3D w domu lub w biurze. UL Standards nie szczędzi słów, że certyfikowane produkty „są bezpieczne” i wyjaśnił All3DP, że produkty po prostu „spełniają normy bezpieczeństwa”. Naukowcy na całym świecie mogą cieszyć się z uznania, że normy badań i bezpieczeństwa ewoluują z czasem, ale ta (być może prawnie konieczna) szczegółowość może sprawić, że wnioski będą nieco mylące dla zaniepokojonych konsumentów. Ziemniak, ziemniak. Spełnienie tych zaufanych norm organu sugeruje, że na podstawie tego, co wiemy teraz, certyfikowane drukarki są bezpieczne. A także w realistycznych warunkach: moje własne (nieco klaustrofobiczne) biuro domowe jest dość zbliżone do warunków testowych o powierzchni 30,6 m3 .
Prusa Research nie jest tak ostrożna w swoich wypowiedziach. Průša poinformował All3DP, że jej certyfikowane produkty są bezpieczne w zamkniętych przestrzeniach, ale zaznaczył, że najlepszą praktyką jest nadal odpowiednia wentylacja.
„Bardzo uważaliśmy na dodatki w naszych filamentach” – powiedział Průša. „Gdyby nasz PLA nie przeszedł, oznaczałoby to czerwoną flagę dla drukarek 3D z otwartą ramą”.
Chcielibyśmy, aby większa część ogromnego rynku materiałów stron trzecich uczestniczyła w certyfikacji UL 2904, nawet jeśli zdecydują się nie używać do tego celu produktu Greenguard firmy UL Standards. W przypadku Prusy firma ubiegała się o certyfikację produktów z innymi czynnikami ryzyka; w tym samym czasie, gdy Průša udostępnił nowy certyfikat Greenguard, udostępnił również pewne szczegóły dotyczące testowania materiału PA11CF wypełnionego włóknem węglowym .
„Włókna węglowe czasami mogą przykleić się do skóry i pozostać tam nawet po kilku myciach rąk” – powiedział 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”.
Więc jeśli chcesz się dowiedzieć, czy drukowanie za pomocą certyfikowanej przez Greenguard drukarki Prusa MK4 lub MK4S w zamkniętym środowisku jest względnie bezpieczne, wydaje się, że tak. Ale jeśli naprawdę chcesz zrozumieć UFP, VOC i ich implikacje, to wszystko jest tylko punktem zwrotnym. Obecnie istnieje sporo badań, w większości UL, i wiele dostępnych rzeczy, które możesz zrobić, aby zwalczać emisje z drukarek 3D.
Jeśli chcesz lepiej zrozumieć, jak zachowują się UFP i LZO w zamkniętych środowiskach, dobrym punktem wyjścia są własne badania UL Standards: zapoznaj się z niedawnym wieloletnim badaniem „ Wpływ druku 3D na jakość powietrza w pomieszczeniach edukacyjnych ”, opublikowanym w sierpniu 2024 r., które stanowiło kontynuację wcześniejszych prac dotyczących pomiaru jakości powietrza w przestrzeni roboczej uniwersytetu.
Można znaleźć wiele mniej formalnych, ale wciąż przydatnych informacji, np. niedawne filmy na YouTube autorstwa Made with Layers (Thomas Sanladerer), w których autor bada emisje drukarek 3D i rozwiązania dotyczące bezpieczeństwa w swoim studiu, a także instruuje widzów, jak zbudować własne urządzenie do pomiaru jakości powietrza .
źródło: all3dp
