Ei ole epäilystäkään siitä, että 3D-tulostimet ovat tuoneet maailmaan huippuosaamista, mutta yksi tärkeä ajatus tulee mieleen, kun on kyse näiden koneiden aiheuttamasta vaarasta. Tässä artikkelissa keskitytään siihen, ovatko 3D-tulostuksessa käytettävät filamentit myrkyllisiä terveydelle vai eivät.

3D-tulostimen filamenttihöyryt ovat myrkyllisiä, kun ne sulatetaan hyvin korkeissa lämpötiloissa, joten mitä alhaisempi lämpötila, sitä vähemmän myrkyllinen 3D-tulostimen filamentti yleensä on. PLA tunnetaan vähiten myrkyllisenä filamenttina, kun taas nailon on yksi myrkyllisimmistä filamenteista. Myrkyllisyyttä voi vähentää kotelolla ja ilmanpuhdistimella.

Tämä tarkoittaa, että kun tulostusfilamentti sulatetaan liian korkeassa lämpötilassa, siitä vapautuu myrkyllisiä höyryjä ja haihtuvia yhdisteitä.

Nämä biotuotteet aiheuttavat siis terveysongelmia käyttäjille. Se, kuinka haitallisiksi ne voivat osoittautua, vaihtelee kuitenkin useista syistä, joita käsitellään myöhemmin tässä artikkelissa.

Miten 3D-tulostimen filamentti voi pilata terveytemme?

Lämpömuovien vaarallisten hiukkasten vapautumisnopeus on suoraan verrannollinen lämpötilaan. Korkeampi lämpötila tarkoittaa, että näitä uhkaavia hiukkasia vapautuu suurempi määrä ja riski on suurempi.

Rinnakkain on huomattava, että todellinen myrkyllisyys voi vaihdella hehkulankakohtaisesti. Jotkin hehkulangat ovat haitallisempia, toiset taas vähemmän haitallisia.

ACS Publicationsin tekemän tutkimuksen mukaan joistakin filamenteista vapautuu styreeniä, jonka oletetaan olevan syöpää aiheuttava aine. Styreenin voidaan olettaa aiheuttavan tajuttomuutta, kefalgiaa ja väsymystä.

Lisäksi sulaneesta muovista vapautuvat myrkylliset höyryt kohdistuvat usein hengityselimiin, ja niillä on kyky aiheuttaa suoria vaurioita keuhkoihin. Lisäksi on olemassa myös sydän- ja verisuonitautien riski, kun myrkkyjä pääsee verenkiertoon.

Lämpömuovien päästämien hiukkasten hengittäminen pahentaa lisäksi astman mahdollisuutta.

Jotta voimme tarkastella asiaa tarkemmin, meidän on ymmärrettävä, mikä tarkalleen ottaen on vaarallista ja missä muodossa. Seuraavaksi on tulossa myös yleistä tietoa suosituimmista tulostusfilamenteista ja niiden turvallisuusongelmista.

Myrkyllisyys selitetty

Koko ilmiön ymmärtäminen auttaa ymmärtämään paremmin, miksi kestomuovit voivat olla hengenvaarallisia ihmiselämälle.

Periaatteessa 3D-tulostin tekee ihmeitä tulostamalla kerros kerrokselta, mutta samalla se saastuttaa ilmaa. Meidän on ensisijaisesti keskityttävä siihen, miten se tekee sen.

Kun kestomuovit sulatetaan korkeissa lämpötiloissa, niistä alkaa vapautua hiukkasia, joilla voi olla kielteisiä vaikutuksia sisäilman laatuun ja jotka siten aiheuttavat ilmansaasteita.

Tämän saasteiden muodon määrittämiseksi on paljastunut, että tulostuksen aikana syntyy kahdenlaisia hiukkasia:

• Ultrapienet hiukkaset (UFP)
• Haihtuvat orgaaniset yhdisteet (VOC)

Ultrapienten hiukkasten halkaisija on enintään 0,1 µm. Ne pääsevät helposti elimistöön ja kohdistuvat erityisesti keuhkosoluihin. UFP:iden tunkeutumiseen ihmiskehoon liittyy myös useita muita terveysriskejä, kuten erilaisia sydän- ja verisuonisairauksia ja astmaa.

Myös haihtuvat orgaaniset yhdisteet, kuten styreeni ja bentseeni, aiheuttavat riskin 3D-tulostimien käyttäjille, sillä ne ovat yhteydessä syöpään. Ympäristönsuojeluhallinto (EPA) luokittelee haihtuvat orgaaniset yhdisteet myös myrkyllisiksi aineiksi.

Georgia Institute of Technologyn yhteistyössä israelilaisen Weizmann Institute of Sciencen kanssa tekemässä tutkimuksessa osoitettiin kiistatta 3D-tulostimien hiukkaspäästöjen kielteiset vaikutukset.

Tätä varten he saivat 3D-tulostimista peräisin olevien hiukkasten pitoisuudet kosketuksiin ihmisen hengityssolujen ja rotan immuunijärjestelmän solujen kanssa. He havaitsivat, että hiukkaset aiheuttivat myrkyllisen reaktion ja vaikuttivat solujen potentiaaliin.

Tutkijat käyttivät PLA:ta ja ABS:ää, kaksi yleisintä 3D-tulostusfilamenttia, ja totesivat, että ABS osoittautui tappavammaksi kuin PLA.

Syynä tähän on se, että päästöjä syntyy enemmän, kun lämpötila nousee, jotta filamentit sulavat. Koska ABS on tulostusmateriaali, jonka sulaminen kestää useita asteita, se tuottaa todennäköisesti enemmän savuja kuin PLA, joka sulaa alhaisemmassa lämpötilassa.

Tästä huolimatta on yllättävää, että monet ihmiset ovat tietämättömiä 3D-tulostukseen liittyvistä terveysriskeistä.

Monet käyttäjät ovat raportoineet päänsärystä, huimauksesta ja väsymyksestä vietettyään jonkin aikaa tulostimensa kanssa, ja vasta myöhemmin tutkimusten jälkeen on selvinnyt, että jatkuva altistuminen oli heidän terveytensä suurin syy.

Viisi yleisintä filamenttia & Myrkyllisyys

Selvittämällä aihetta lisäksi, tarkastelemme ja keskustelemme 5 yleisimmin käytetyistä tulostusfilamenteista, niiden koostumuksesta ja siitä, merkitsevätkö ne vaaraa.

1. PLA

PLA (polymaitohappo) on ainutlaatuinen termoplastinen filamentti, joka on peräisin luonnonvaroista, kuten sokeriruo'osta ja maissitärkkelyksestä. Koska PLA on biohajoavaa, se on tulostuksen harrastajien ja asiantuntijoiden ensisijainen valinta.

Koska PLA sulaa matalammassa lämpötilassa, noin 190-220 °C:ssa, se on vähemmän altis vääntymiselle ja kestää huonommin lämpöä.

Vaikka minkä tahansa muovin höyryjen hengittäminen ei voi olla hyväksi kenellekään, verrattuna pahamaineiseen ABS-muoviin, PLA on myrkyllisten höyryjen päästöjen suhteen kärjessä. Tämä johtuu pääasiassa siitä, että se ei vaadi kovia olosuhteita puristettaessa sitä tulostusalustalle.

Lämpöhajoamisen yhteydessä se hajoaa maitohapoksi, joka on yleensä vaaratonta.

PLA:ta on pidetty ympäristöystävällisenä, mutta se voi olla hauraampaa kuin ABS ja kestää huonommin lämpöä, mikä tarkoittaa, että kuuma kesäpäivä ja korkeat olosuhteet voivat aiheuttaa tulostettujen kappaleiden muodonmuutoksia ja muodonmenetyksiä.

Tutustu OVERTURE PLA Filamenttiin Amazonissa.

2. ABS

ABS tarkoittaa akryylinitriilibutadieenistyreeniä. Se on yksi yleisimmistä tulostusfilamenteista, joita käytetään korkeissa lämpötiloissa kestävien esineiden muotoiluun. Vaikka ABS-filamenttia kutsutaankin biologisesti hajoamattomaksi muoviksi, se on sitkeää ja lämmönkestävää.

ABS:n yleinen käyttö vuosien varrella on kuitenkin alkanut herättää useita kulmakarvoja, jotka ovat vastustaneet sen turvallisuustoimenpiteitä.

Koska ABS sulaa hyvin korkeissa lämpötiloissa, erityisesti 210-250 °C:n lämpötiloissa, siitä alkaa muodostua savuja, joiden on raportoitu aiheuttavan käyttäjille epämukavuutta.

Pitkäaikainen altistuminen voi aiheuttaa silmien ärsytystä, hengitystieongelmia, päänsärkyä ja jopa väsymystä.

Tutustu SUNLU ABS Filamenttiin Amazonissa.

3. Nylon (polyamidi)

Nylon on lämpömuovi, joka tunnetaan painoteollisuudessa laajalti erinomaisesta kestävyydestään ja notkeudestaan. Se vaatii lämmittämistä 220-250 °C:n lämpötilassa, jotta se toimisi optimaalisesti.

Nailonpohjaisia filamentteja varten tarvitaan lämmitetty tulostussänky, jotta varmistetaan hyvä tartunta ja vähäinen mahdollisuus vääntymiseen.

Huolimatta siitä, että nailon on paljon vahvempi kuin ABS tai PLA, suljettu tulostuskammio on erittäin tarpeellinen terveysriskien minimoimiseksi. Nailonin epäillään luovuttavan kaprolaktaamiksi kutsuttua haihtuvaa haihtuvaa orgaanista ainetta, joka on myrkyllistä hengitettäessä ja voi aiheuttaa vakavia vaurioita hengityselimille.

Siksi jatkuva työskentely ympäristössä, jossa käytetään nailonpohjaista filamenttia, on varmasti hälyttävää, ja varovaisuutta suositellaan.

Tutustu OVERTURE Nylon Filament Amazonissa.

4. Polykarbonaatti

Polykarbonaatti (PC) on kiistatta yksi markkinoiden vahvimmista tulostusmateriaaleista. Polykarbonaatti tarjoaa sen, mitä PLA tai ABS eivät pysty tarjoamaan.

Niillä on ilmiömäiset fysikaaliset ominaisuudet, ja ne ovat etulinjassa valmistettaessa raskaita esineitä, kuten luodinkestävää lasia ja rakennusmateriaaleja.

Polykarbonaattia voidaan taivuttaa mihin tahansa muotoon ilman, että se halkeaa tai rikkoutuu. Lisäksi se kestää erittäin hyvin korkeita lämpötiloja.

Korkean lämpötilan sietokyvyn vuoksi ne voivat kuitenkin myös vääntyä. Siksi tulostimen päällä on oltava kotelo ja esilämmitetty alusta, kun tulostetaan PC:llä.

Turvallisuuskysymyksistä puheen ollen, polykarbonaatti päästää myös huomattavan määrän hiukkasia, jotka voivat vahingoittaa ihmisen terveyttä. Käyttäjät ovat raportoineet, että PC:llä tulostettavan kohteen liian pitkäaikainen tuijottaminen alkaa kirvellä silmiä.

Tutustu Zhuopun läpinäkyvään polykarbonaattifilamenttiin Amazonissa.

5. PETG

Glykolisoinnilla tarkistettu polyeteenitereftalaatti on synnyttänyt PETG:n, joka on nousussa ja saavuttamassa suosiota pelkästään sen saastuttamattomien ominaisuuksien ja korkeiden ominaisuuksien vuoksi.

PETG:llä on kiiltävä ja sileä pinta, joten se on erittäin kätevä ja erinomainen vaihtoehto PLA:lle ja ABS:lle.

Lisäksi monet PETG:n käyttäjät ovat antaneet positiivista palautetta siitä, että he ovat kokeneet, että he eivät ole juurikaan tai lainkaan vääntyneet ja että filamentti helpottaa myös sen kiinnittymistä tulostusalustaan.

Tämä tekee siitä valtavan kilpailijan markkinoilla, sillä se on myös vedenkestävää ja sitä käytetään yleisesti muovisten vesipullojen valmistuksessa.

Tutustu HATCHBOX PETG Filamenttiin Amazonissa.

Vinkkejä siitä, miten vähentää myrkyllisyydelle altistumista hehkulangasta

Heti kun ihmisille kerrotaan joidenkin yleisimmin käytettyjen filamenttien myrkyllisyydestä, he kaikki kysyvät saman kysymyksen: "Mitä teen nyt?" Onneksi varotoimet eivät ole varsinaista rakettitiedettä.

Oikea ilmanvaihto

Useimmissa tulostimissa on jo valmiiksi pitkälle erikoistuneet hiilisuodattimet, jotka minimoivat savukaasupäästöt. Siitä huolimatta on täysin meidän tehtävämme arvioida ja asettaa oikeat tulostusolosuhteet.

On aina suositeltavaa tulostaa paikassa, jossa on hyvä ilmanvaihtojärjestelmä tai jossain avotilassa. Tämä auttaa suodattamaan ilmaa ja poistamaan huurut pois.

Altistumisen rajoittaminen

On hyvä idea varmistaa, että 3D-tulostimesi on alueella, jolle ihmiset eivät ole jatkuvasti alttiina. Pikemminkin se on nimetty alue tai huone, johon ihmisten ei tarvitse mennä päästäkseen halutulle alueelle.

Tavoitteena on rajoittaa altistumista hiukkasille ja haitallisille päästöille, jotka tulevat 3D-tulostimesta.

Toimintaohjeet ja kiellot

Toimintaohjeet

• 3D-tulostimen asentaminen autotalliin
• Myrkyttömän tulostinfilamentin käyttäminen
• Yleisen tietoisuuden ylläpitäminen joidenkin kestomuovien aiheuttamasta uhasta.
• Tulostimen hiilipohjaisen suodattimen vaihtaminen johdonmukaisesti, jos sellainen on olemassa.

Älä tee niin

• 3D-tulostimen asentaminen makuuhuoneeseen tai olohuoneeseen, jossa on huono ilmanvaihto.
• Et ole tutkinut perusteellisesti käyttämääsi filamenttia.
• Tulostimen käyttäminen yön yli samassa paikassa, jossa nukut.