Sprawdź, co każdy użytkownik drukarki 3D, powinien wiedzieć o wentylacji oraz filtrowaniu

Sprawdź, co każdy użytkownik drukarki 3D, powinien wiedzieć o wentylacji oraz filtrowaniu

Jeśli martwisz się o emisje wydzielane przez drukarkę 3D podczas jej pracy, pomocne mogą być filtry do drukarek 3D. Czytaj dalej, aby dowiedzieć się więcej.

Czy drukowanie 3D jest bezpieczne?

Takie pożary związane z drukowaniem 3D to nie jedyne rzeczy, które mogą stanowić zagrożenie dla zdrowia
Takie pożary powstałe podczas druku 3D, nie są jedynymi rzeczami, które mogą stanowić zagrożenie dla zdrowia (źródło: Hackaday )

Jeśli chodzi o niebezpieczeństwo związane z drukowaniem 3D, większości ludzi przychodzi na myśl zapalenie się drukarki 3D, jednak należy również pamiętać o tym, że drukarki 3D generują cząsteczki i lotne związki organiczne (LZO). Więc o co właściwie chodzi z drukowaniem 3D i cząstkami stałymi lub LZO?

Omówimy główne problemy związane z emisjami powstającymi podczas drukowania 3D, z punktu widzenia bezpieczeństwa i co ważniejsze, weźmiemy też pod lupę przekonania nie będące prawdą. Na koniec przedstawimy Ci kilka rozwiązań, dzięki którym możesz zapewnić sobie i każdemu, kto znajduje się w pobliżu drukarki 3D, bezpieczeństwo podczas drukowania.

Fakty a fikcja

Istnieje wiele nieporozumień dotyczących emisji druku 3D, podobnie jak w przypadku prostego drukowania 3D
Istnieje wiele błędnych przekonań na temat emisji powstających podczas drukowania 3D, podobnie jak tych, jak proste jest drukowanie 3D (źródło: rwg42985 via YouTube )

Jeśli chodzi o bezpieczeństwo podczas drukowania 3D, istnieje kilka błędnych przekonań, które dotyczą tematu emisji. Można je podzielić na cztery główne stwierdzenia:

Fikcja: Druk z PLA jest w 100% bezpieczny bez systemu wentylacji.

Jak się okazuje, PLA jest w rzeczywistości bardziej toksyczny niż ABS, biorąc pod uwagę jednostkę wytwarzanego pyłu. Jednak jeśli weźmiemy pod uwagę temperaturę druku: w tej samej temperaturze PLA nie generuje tak dużej ilości cząstek stałych jak ABS, co prowadzi do wniosków, że PLA, jest bezpieczniejszy w drukowaniu, w odniesieniu do LZO i ultradrobnych cząstek.

Innymi słowy, wyższe temperatury drukowania mają wpływ na uwalnianie większych ilości ultradrobnych cząstek oraz LZO,  niż ma to miejsce w przypadku druku z ustawieniem niższych temperatur. PLA jest drukowany w niższych temperaturach niż ABS, co powoduje, iż ogólnie nie uwalnia on tak wielu toksyn.

Fikcja: Jeśli nie pachnie źle, nie jest szkodliwe.

To po prostu nieprawda, ponieważ wiele śladowych LZO i ultradrobnych cząstek pochodzących z druku 3D nie ma silnego zapachu; intensywność zapachu oraz jego drażliwość, nie jest bezpośrednio związana z jego szkodliwością. Biorąc to pod uwagę, jeśli możesz wyczuć opary z drukarki 3D, niewątpliwie wdychasz LZO i ultradrobne cząsteczki, które mogą później powodować problemy zdrowotne.

Fikcja: drukarka musi być wentylowana na zewnątrz, w przeciwnym razie filtracja nie będzie skuteczna

W rzeczywistości większość drukarek 3D nie jest wentylowanych na zewnątrz, ze względu na fakt, że w tym czasie dochodzi do utraty ciepła z komory, co zwiększa ryzyko wypaczenia i innych niepożądanych efektów. 

Fikcja: filtry HEPA nie odfiltrowują nanocząsteczek generowanych przez drukarki 3D.

To też nie jest prawdą. Filtry HEPA mogą i filtrują nanocząsteczki generowane przez drukarki 3D, mimo że ich ocena dotyczy cząstek większych niż cząstki ultradrobne.

Emisje

Dodatki w filamentach drukowanych w 3D, takie jak barwniki, powodują rosnące obawy dotyczące toksyczności
Dodatki w filamentach, takie jak barwniki, doprowadziły do ​​wzrostu obaw o toksyczność (źródło: Engineer Live )

Emisje związane z drukowaniem 3D dzielą się zasadniczo na dwie główne kategorie: emisje cząstek stałych i emisje LZO. Poniżej omówimy szczegółowo każdą z nich, a następnie zbadamy to z jakim niebezpieczeństwem się wiążą.

Cząstki stałe

Przede wszystkim zdefiniujmy cząstki. Ze względu na sposób, w jaki drukarki 3D FDM i SLA zespalają plastik, do powietrza zawsze będą generowane ultradrobne cząsteczki, które mogą być wdychane podczas procesu drukowania. Jednak ze względu na ich rozmiar, niemożliwe jest zobaczenie tych „ultradrobnych cząstek”, ponieważ mają one rozmiar 100 nanometrów lub mniej. (Dla porównania stosunkowo cienkie pasmo włosów ma grubość około 50 000 nanometrów).

Dlatego to rozmiar tych cząstek, czyni je niebezpiecznymi. Ponieważ mogą być łatwo wdychane, narażanie się na kontakt z nimi, z czasem może spowodować uszkodzenie płuc lub innych tkanek.

LZO

W przeciwieństwie do cząstek stałych, LZO to „opary”, które można wyczuć, gdy drukarka 3D drukuje z określonymi filamentami, takimi jak np. ABS.

Jeśli kiedykolwiek poczułeś zapach palącego się plastiku, schnącej farby, a nawet dymu z ogniska, prawdopodobnie wdychałeś jakieś LZO. Nie sugerujemy, że dym z ogniska jest z natury wyjątkowo niebezpieczny, jednak wdychanie oparów dzień po dniu, może powodować różne choroby w zależności od wdychanej substancji chemicznej.

Czy rodzaj drukarki 3D ma znaczenie?

Niestety, dwa najpopularniejsze typy drukarek 3D, FDM i SLA, mogą generować zarówno cząstki stałe, jak i LZO przy normalnych ustawieniach drukowania. Istnieje kilka artykułów, na przykład z Georgia Institute of Technology i EPA, które bezpośrednio odnoszą się do tych kwestii oraz tego co ma wpływ na emisje.

Niebezpieczne skutki

Istnieją różne rozwiązania pozwalające chronić powietrze przed niebezpiecznymi oparami
Utrzymuj niebezpieczne opary z dala od powietrza (źródło: Erik Sjölund via Nederman )

Najważniejsze pytanie brzmi: dlaczego wdychanie LZO i cząstek stałych jest potencjalnie niebezpieczne? Cóż, jeśli chodzi o LZO, odpowiedź jest dość prosta. Jeśli kiedykolwiek spojrzałeś na bok puszki z aerozolem pod ostrzeżeniami, na których jest napisane „Nie wdychaj” i zawierającej kilka ostrzeżeń o zagrożeniach dla zdrowia związanych z wdychaniem, to właśnie dlatego.

W szczególności wdychanie niektórych LZO może powodować szereg krótkoterminowych problemów zdrowotnych, według HealthLinkBC takich jak „podrażnienie oczu, nosa i gardła, duszność, bóle głowy, zmęczenie, nudności, zawroty głowy i problemy skórne”. Długotrwałe problemy zdrowotne mogą obejmować trwałe uszkodzenie narządów, a nawet raka w przypadku niektórych LZO.

Ultradrobne cząsteczki, działają nieco inaczej niż LZO, ponieważ same cząsteczki niekoniecznie muszą być szkodliwymi substancjami chemicznymi. Szkody powodowane przez ultradrobne cząsteczki wynikają bardziej z ich rozmiaru i zdolności do wnikania w głąb płuc, a także z innych podobnych problemów. Istnieją dowody sugerujące, że ultradrobne cząsteczki mogą nawet powodować długotrwałe skutki sercowo-naczyniowe, a także różnorodne zagrożenia dla zdrowia.

Jakie jest ryzyko względne?

Należy zauważyć, że wiele procesów w życiu codziennym generuje ultradrobne cząsteczki i LZO. Typowe czynności związane z gotowaniem, takie jak gotowanie na kuchence gazowej, mogą generować podobne ilości ultradrobnych cząstek, co drukowanie 3D, co wskazuje, że chociaż istnieje ryzyko, nie jest ono o rząd wielkości większe niż to, na co już jesteśmy narażeni w życiu codziennym. Należy jednak zachować szczególną ostrożność, ponieważ drukarki 3D często działają znacznie dłużej niż tradycyjne kuchenki gazowe i dlatego generalnie generują więcej cząstek stałych.

Rozwiązania

Zamknięcie drukarki pomoże zmniejszyć emisje, na które będziesz narażony
Odpowiednia obudowa drukarki 3D pomoże zmniejszyć emisje, na które będziesz narażony (źródło: korgin1212 via Reddit )

Miejmy nadzieję, że nie przestraszyliśmy cię za bardzo: na pewno możesz coś z tym zrobić! Istnieją trzy podstawowe metody zmniejszania ilości emisji LZO i cząstek stałych podczas drukowania 3D.

Zapewnij obudowę dla swojej drukarki 3D

Najprostszym sposobem ograniczenia cząstek stałych i LZO, jest przede wszystkim zapobieganie przedostawaniu się ich poza obszar roboczy wokół Twojej drukarki 3D. Wiele osób dba o to, wykonując obudowy dla drukarki 3D, aby spowolnić rozprzestrzenianie się toksyn, zasadniczo zatrzymując je w obszarze drukowania.

Oczywiście ze względu na rozmiar cząstek stałych i naturę LZO, o ile obudowa nie jest idealnie uszczelniona, nie zapewni to całkowitego bezpieczeństwa, ponieważ LZO i cząstki stałe mogą przedostać się z czasem. Jednak w wielu przypadkach spowolni to ich ruch na tyle, aby istniejący system wentylacyjny utrzymywał ich szkodliwość na dość niskim poziomie poza obudową.

Użyj filtra dla cząstek stałych i LZO

Drugim sposobem redukcji cząstek stałych i LZO, jest użycie filtra powietrza z obudową, dzięki czemu cząstki stałe i LZO będą absorbowane przez filtr. Zobacz poniżej, jak wybrać odpowiedni typ filtra, ponieważ zależy to od rodzaju emisji (cząstki w porównaniu z LZO), które próbujesz wyeliminować. Masz do dyspozycji wiele opcji, od stosunkowo tanich, gdzie potrzebne będzie majsterkowanie, po te drogie.

Wyprowadź opary na zewnątrz

Trzecim sposobem na zmniejszenie ilości cząstek stałych i LZO, jest po prostu odpowiednia wentylacja obszaru drukowania na zewnątrz. Powodem, dla którego ta opcja jest wymieniona jako ostatnia, jest to, że ma znaczną wadę: wentylując obszar drukowania na zewnątrz, ochładzasz obszar drukowania. Utrudni to drukowanie w przypadku filamentów, takich jak ABS, które mają tendencję do wypaczania się bez podgrzewanej platformy roboczej i komory.

Jakiego typu filtra potrzebuję?

Filtry z węglem aktywnym o wysokiej wartości MERV mogą być używane zarówno do LZO, jak i cząstek stałych
Filtry z węglem aktywnym i wysokowydajne filtry MERV mogą być używane zarówno do LZO, jak i cząstek stałych (źródło: Nordic Pure)

Skoro już wiesz, że potrzebujesz filtra, aby zwiększyć bezpieczeństwo podczas drukowania 3D, sprawdź jakie opcje są dostępne. Zasadniczo, aby odfiltrować zarówno LZO, jak i cząstki stałe, będziesz potrzebować obu typów filtrów poniżej.

Należy zauważyć, że dotyczy to zarówno drukarek FDM, jak i SLA, mimo że względne ilości cząstek stałych i LZO różnią się między tymi dwiema metodami: SLA zwykle wytwarza więcej LZO, podczas gdy drukarki FDM mają tendencję do większej emisji drobnych cząstek.

  1. Filtr HEPA lub wysokiej klasy filtr MERV (MERV 17 lub wyższy): Te typy filtrów usuwają najdrobniejsze cząsteczki.
  2. Filtr z węglem aktywnym:  Ten typ filtra usuwa LZO.

Oczywiście zarówno filtry z węglem aktywnym, jak i HEPA (lub o wysokim MERV) mają wiele kształtów i rozmiarów. Mimo to są stosunkowo prostym rozwiązaniem usuwania cząstek stałych z powietrza. Oczyszczacze powietrza HEPA usuwają najdrobniejsze cząsteczki z powietrza, z bardzo wysoką wydajnością wynoszącą 99,97% redukcji w normalnych warunkach pracy.

Co ciekawe, pomimo błędnego przekonania, że ​​filtry te działają tylko do wielkości cząstek 0,3 µm, mniejsze cząsteczki będą w rzeczywistości wychwytywane przez filtr w większych ilościach z powodu ruchów Browna.

Tak więc, jeśli chcesz utrzymać ciepło w swojej obudowie do drukowania 3D, ale jednocześnie chcesz być bezpieczny i usuwać cząsteczki i LZO, możesz po prostu umieścić oczyszczacz powietrza w swojej obudowie do drukowania 3D. Oczyszczacz powietrza powinien używać filtrów, które są zarówno HEPA, jak i węglem aktywnym, aby zapewnić znaczną redukcję obu rodzajów emisji.

Który filtr kupić?

Prostym rozwiązaniem pod klucz do filtrowania druku 3D jest ten montowany na ścianie filtr firmy Alveo 3D
Prostym rozwiązaniem pod klucz do filtrowania druku 3D jest ten filtr do montażu na ściance firmy Alveo3D (źródło: Alveo 3D przez YouTube )

Oto kilka opcji, które będą działać w celu odfiltrowania emisji:

  • Jednostka do montażu na ścianie: Alveo3D tworzy jednostkę filtrującą do druku 3D, która odfiltrowuje zarówno LZO, jak i najdrobniejsze cząsteczki. Każdy filtr jest wykonany z HEPA H13 i węgla aktywnego oraz zawiera wysokociśnieniowy wentylator 120 mm, który przepuszcza powietrze przez filtr.
  • Oczyszczacz powietrza: Inną opcją jest zakup oczyszczacza powietrza (lub podobnego) i użycie go wewnątrz obudowy do drukowania 3D w celu odfiltrowania LZO i cząstek stałych.
  • Oczyszczacz wydrukowany w 3D:  Nasza ostatnia opcja wygląda niezbyt profesjonalnie, ale możesz ją wykonać z użyciem jednorazowego filtra P100 i niektórych części wydrukowanych w 3D, możesz potrzebować jeszcze dodatkowego wentylatora, aby działał. Projektant uważa, że ​​ten typ filtra nie może zredukować ultradrobnych cząstek, ale jak wspomnieliśmy wcześniej, ze względu na teorię filtracji ruchów Browna dzieje się inaczej.

Należy zauważyć, że miejsce umieszczenia filtra może wpłynąć na jego skuteczność. Sugerujemy umieszczenie filtra zgodnie ze wskazówkami producenta, które będą się różnić w zależności od typu filtra i ilości powietrza, które przepływa przez filtr.

Co mogę robić w międzyczasie?

Otwarcie okna może obniżyć poziom LZO i cząsteczek z drukowania
Otwarcie okna może obniżyć poziom LZO i cząsteczek z wydruku (źródło: Walter Westerman via WCMA )

Jeśli szukasz szybkiego rozwiązania i nie zdecydowałeś, jakiego typu systemu filtracji będziesz używać, możesz zminimalizować wpływ emisji za pomocą kilku łatwych zmian.

Po pierwsze, Twój dom normalnie filtruje cząstki stałe za pomocą filtra powietrza pieca, który powinieneś już mieć w domu. Tymczasowe podniesienie wartości MERV tego filtra (do tak wysokiego, jak może obsłużyć Twój piec) obniży ilość cząstek stałych w powietrzu, podczas oczekiwania na trwałe rozwiązanie.

Alternatywnie możesz drukować w pobliżu otwartego okna, jeśli temperatura nie jest zbyt wysoka lub niska, obniżając całkowitą ilość cząstek stałych i LZO, na które jesteś narażony. Najlepiej byłoby to zrobić za pomocą wentylatora w pobliżu drukarki, aby wydmuchać cząstki stałe i LZO na zewnątrz, aby zminimalizować cyrkulację w domu.

Teraz, gdy oczyściliśmy powietrze wokół drukowania 3D, możesz wrócić do drukowania Baby Yoda, o którym zawsze marzyłeś.

 

Źródło głównego zdjęcia: Gizmodo Australia

Licencja: Tekst „ 3D Printer Filter: Ventilation & Filtering Misconceptions ” autorstwa All3DP jest objęty licencją na podstawie międzynarodowej licencji Creative Commons Attribution 4.0.

Źródło: https://all3dp.com/