到目前为止,3D打印的安全隐患可能一直是被忽略的话题。随着3D打印的应用越来越广,为了实现3D打印安全生产,那么就有必要去了解它存在哪些安全隐患,同时制定具体的操作规章去规避这些风险。
接下来资源库将根据不同的3D打印工艺及材料,给大家做出总结,希望可以为用户安全、规范地操作3D打印设备提供一定的参考。
FDM:熔融沉积成型工艺,材料:塑料
FDM3D打印机是通过将丝状的热熔性材料进行加热融化,带有微细喷嘴的挤出机把材料挤出成型。由于其制作简单、成本低廉,总体性价比高,是目前终端市场上使用最多的一项3D打印技术。
FDM技术所使用的耗材有多种,如工程塑料ABS、聚乳酸PLA、聚碳酸酯PC、工程塑料PPSF以及ABS与PC的混合料等。
安全隐患:
1、烧伤
FDM3D打印机喷头的工作温度很高,热端温度可达300℃,而温度则要高得多。在未充分冷却的情况下触碰喷头极有可能导致烧伤。虽然有的机器配备了高温提醒功能,但大多数廉价机型仍然存在这种风险。此外,除喷头外,热床100℃的温度也需要注意。建议操作时佩戴好防护手套,避免不必要的烧伤,同时把机器放置在不太容易接触的地方,尤其是家里有小孩的情况下。
2、割伤
模型打印完后,我们往往会使用一把刮刀把加热床上的模型刮下来,导致刮伤。刀刃锋利且易被污染,容易造成伤口感染,所以不可轻视。此外,用笔刀拆除打印件支撑时也会有被割伤的风险。这里建议大家戴上防划伤手套,同时在操作时切勿着急,务必小心,耐心。
3、火灾
这种情况往往发生在加热的温控检测失灵,导致加热喷头一直加热,融化短路引起的火灾。所以用户平时需要定期检测机器,并把它放置在远离易燃材料的地方,同时准备好一个灭火装置,以防万一。
4、触电
尤其是一些廉价的3D打印机,接线,开关电源,主板等都是裸露在外面,如果一不小心哪根线松动或者断了导致机器带电,我们刚好又触碰到了就很危险。同时有的工作台本身就是加热电路板或者加热硅胶粘合而成,长期使用也有老化漏电的风险。在日常使用中,我们还是要定期检查维护机器,同时确保机器有接地线。
5、有毒
大部分塑料燃烧都会释放出一些有害的气体,3D打印也不例外。尤其是在使用ABS等工程塑料时,在高温下可能会释放二甲苯等有毒物质。之前,就有过韩媒报道《韩国课堂3D打印疑致老师患罕见肉瘤,长期吸入或为慢性癌症》,不管报道的真实性有多少。在平常使用时,还是建议戴好口罩,同时注意通风,请勿在密闭空间打印。
SLA:立体光固化成型工艺,材料:树脂
SLA工艺以光敏树脂作为材料,在计算机的控制下紫外激光将对液态的光敏树脂进行扫描从而让其逐层凝固成型。SLA工艺成型效率高,系统运行相对稳定,成型工件表面光滑精度也有保证。目前在3D打印服务领域,应用最多的就是SLA3D打印工艺。
安全隐患:
1、有毒
液态的光敏树脂具有一定的毒性和气味,无论是对材料的添加或者更换,都要注意戴好手套和防毒面具。同时激光在固化树脂中产生的气体对人也是有害的,长期吸入对人的免疫功能有很大影响。所以,必须做好排气系统,减少空气中的有害毒气。另外,树脂还会导致一些人过敏,所以在使用中尽量不要直接接触树脂。
2、火灾
一般机房特别干燥,如果遇明火,将有可能引发火灾。
3、烫伤
氦-镉激光器或氩离子激光器发出的紫外激光束,如果不小心被照射到了,就很容易烫伤皮肤。同时,紫外线光对人的眼睛也有害,在日常工作中都建议佩戴防护眼罩。
SLM:选择性激光熔融成型工艺,材料:粉末
使用高功率激光束将一层金属粉末加工熔合成型,完成熔合后,操作平台下调一个层厚的距离,继续加工下一层粉末,重复此步骤,直至划定(选定的需要加工)的区域全部熔铸完成,就得到一件立体的化合物,用它能直接成型出接近完全致密度的金属零件。目前在航空航天等军工领域,应用的非常广泛。
安全隐患:
1、有毒
操作3D打印机,或者进行后处理的工人,需要接触金属粉末,这些粉末平均粒径为25至150微米,能很容易地进入肺部,或者进入粘膜,造成疾病。例如,铝粉常用作金属3D打印的粉末,如果工人接触到的铝量超过身体的排泄能力,多余的铝就会沉积在身体的各个组织中,长时间的积累会导致神经损伤。所以,通常建议使用长袖口的皮手套和导电安全鞋。过滤面罩(FFP1、FFP2 和 FFP3)可以保护工人免于吸入灰尘、烟雾和气溶胶。
此外,金属3D打印一般都需要惰性保护气体,比如氩气或氮气,防止加工过程中粉末氧化。这些惰性气体泄漏可能会有窒息的危险。建议在放置这些机器的房间安装氧气传感器,以持续记录房间内的氧气含量。
2、火灾
如果存在静态电弧,又刚好处理的是活性金属,如果周边环境是很干燥的,那就可能在机器内部发生火灾。建议公司配备D级灭火器,有备无患。
3、爆炸
在金属加工车间,会有一些钛、铝、镁等金属粉末悬浮在空气中,达到一定浓度后,如果遇到火源,也会发生燃烧甚至产生爆炸。另外,热的表面、热气体都有可能产生火花和杂散的电流,从而成为点火源。引起爆炸的条件包括:粉尘、氧气、燃料、封闭。因此金属粉末的存储、加工、后处理,都要避免火源和静电。
4、污染
有些机器在打印需要排放到建筑物外的气体时,实际上会排出危险气体。这些气体的一部分可能是甲醛,所以考虑到环境污染,可以使用需要使用木炭洗涤器等装置进行过滤。同时,处理和收集设备中不同部位“散落”的金属粉末,在这个处理过程中也存在上述火灾、爆炸和吸入性伤害等风险。
虽然目前国家还没有出台相应的安全标准,但是为了确保使用者的安全或者降低公司的风险,资源库建议用户重视3D打印使用中的安全性,认真查看机器的使用说明书,积极参加设备厂商提供的培训,了解设备的安全操作规范,做好规范措施。
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