Er bestaat geen twijfel over de voortreffelijkheid van wat 3D-printers de wereld hebben gebracht, maar één cruciale gedachte komt op wanneer het gevaar dat deze machines opleveren in het geding is. Dit artikel concentreert zich op de vraag of filamenten die worden gebruikt voor 3D-printing al dan niet giftig zijn voor de gezondheid.

3D printer filament dampen zijn giftig als ze bij zeer hoge temperaturen worden gesmolten, dus hoe lager de temperatuur, hoe minder giftig een 3D printer filament is. PLA staat bekend als het minst giftige filament, terwijl Nylon een van de meest giftige filamenten is die er zijn. U kunt de giftigheid verminderen met een behuizing en luchtreiniger.

In lekentaal: 3D-printen is een procedure waarbij thermische ontbinding plaatsvindt. Dit betekent dat wanneer het printfilament bij een te hoge temperatuur wordt gesmolten, het toxische dampen afgeeft en vluchtige verbindingen afgeeft.

Deze bijproducten vormen dus wel degelijk een gezondheidsrisico voor de gebruikers, maar de intensiteit waarmee ze schadelijk kunnen blijken, varieert om een aantal redenen die verderop in dit artikel worden besproken.

Hoe kan 3D Printer Filament onze gezondheid schaden?

De snelheid waarmee de thermoplasten gevaarlijke deeltjes beginnen uit te stoten is recht evenredig met de temperatuur. Een hogere temperatuur betekent dat een grotere hoeveelheid van deze bedreigende deeltjes wordt uitgestoten en dat het risico groter is.

Er zij op gewezen dat de werkelijke toxiciteit van filament tot filament kan verschillen. Sommige zijn schadelijker, andere minder.

Volgens een studie van ACS Publications geven sommige filamenten Styreen af, waarvan wordt aangenomen dat het kankerverwekkend is. Styreen kan bewusteloosheid, cephalgie en vermoeidheid veroorzaken.

Bovendien zijn de giftige dampen die vrijkomen uit het gesmolten plastic vaak gericht op de luchtwegen en kunnen ze directe schade toebrengen aan de longen. Bovendien bestaat er een risico op hart- en vaatziekten omdat de giftige stoffen in de bloedbaan terechtkomen.

Het inademen van de door thermoplasten afgegeven deeltjes verergert bovendien de kans op astma.

Om de zaak nader te bekijken, moeten we begrijpen wat precies het gevaar is en in welke vorm. Niet alleen dit, maar ook algemene informatie over de populairste printfilamenten en hun veiligheidsproblemen komt hierna.

De giftigheid uitgelegd

Een beter begrip van het concept waarom thermoplasten fataal kunnen zijn voor het menselijk leven zal helpen het hele fenomeen te ontcijferen.

In principe doet een 3D-printer wonderen door laag over laag te printen, maar daarbij vervuilt hij de lucht. Hoe hij dat doet, is voor ons van primair belang.

Wanneer thermoplasten bij hoge temperaturen worden gesmolten, beginnen ze deeltjes uit te stoten die negatieve gevolgen kunnen hebben voor de luchtkwaliteit binnenshuis en dus luchtverontreiniging veroorzaken.

Wat deze vorm van vervuiling betreft, is gebleken dat er twee belangrijke soorten deeltjes ontstaan tijdens het drukken:

• Ultrafijne deeltjes (UFP's)
• Vluchtige organische stoffen (VOC's)

Ultrafijne deeltjes hebben een diameter tot 0,1 µm. Deze kunnen gemakkelijk het lichaam binnendringen en richten zich specifiek op de longcellen. Er zijn ook een aantal andere gezondheidsrisico's verbonden aan het binnendringen van UFP's in het menselijk lichaam, zoals diverse hart- en vaatziekten en astma.

Vluchtige organische stoffen zoals styreen en benzeen vormen ook een risico voor de gebruikers van 3D-printers, omdat er een verband is met kanker. De Environmental Protection Administration (EPA) categoriseert VOC's ook als giftige stoffen.

Onderzoek van het Georgia Institute of Technology in samenwerking met het Weizmann Institute of Science in Israël heeft onomstotelijk de negatieve gevolgen van de uitstoot van deeltjes door 3D-printers aangetoond.

Daartoe lieten zij de concentratie deeltjes afkomstig van 3D-printers in contact komen met menselijke ademhalingscellen en cellen van het immuunsysteem van ratten. Zij ontdekten dat de deeltjes een toxische reactie uitlokten en de potentie van de cel beïnvloedden.

Over de filamenten in het bijzonder gesproken, de onderzoekers namen PLA en ABS; twee van de meest voorkomende 3D-printing filamenten die er zijn. Ze meldden dat ABS dodelijker bleek te zijn dan PLA.

De reden hiervoor is het feit dat er meer uitstoot ontstaat naarmate de temperatuur stijgt om de filamenten te smelten. Aangezien ABS een printmateriaal is dat een groot aantal graden nodig heeft om te smelten, geeft het meer dampen af dan PLA, dat bij een lagere temperatuur smelt.

Dat gezegd zijnde, is het nogal verrassend dat veel mensen zich niet bewust zijn van de gezondheidsrisico's van 3D-printen.

Veel gebruikers hebben hoofdpijn, duizeligheid en vermoeidheid gemeld na enige tijd met hun printers te hebben doorgebracht, om er later bij onderzoek achter te komen dat de voornaamste oorzaak van hun kwakkelende gezondheid de voortdurende blootstelling was.

Vijf meest voorkomende filamenten & Toxiciteit

Om het onderwerp verder uit te diepen, bekijken en bespreken we de 5 meest gebruikte printfilamenten, hun samenstelling, en of ze gevaarlijk zijn.

1. PLA

PLA (Polylactic Acid) is een uniek thermoplastisch filament dat is afgeleid van natuurlijke grondstoffen zoals suikerriet en maïszetmeel. Omdat het biologisch afbreekbaar is, is PLA de keuze bij uitstek voor printliefhebbers en experts.

Omdat PLA het type filament is dat smelt bij een lagere temperatuur, ongeveer 190-220°C, is het minder gevoelig voor kromtrekken en minder bestand tegen hitte.

Hoewel het inademen van de dampen van welk plastic dan ook voor niemand goed is, komt PLA in vergelijking met het beruchte ABS als beste uit de bus wat betreft de uitstoot van giftige dampen. Dat komt vooral omdat het geen intense omstandigheden vereist om op het printbed te worden geëxtrudeerd.

Bij thermische ontleding valt het uiteen in melkzuur, dat over het algemeen onschadelijk is.

PLA wordt beschouwd als milieuvriendelijk, hoewel het brozer kan zijn dan ABS en ook minder goed tegen hitte kan. Dit betekent dat op een warme dag in de zomer de geprinte voorwerpen kunnen vervormen en hun vorm kunnen verliezen.

Bekijk OVERTURE PLA Filament op Amazon.

2. ABS

ABS staat voor Acrylonitril Butadieen Styreen. Het is een van de meest voorkomende printfilamenten die worden gebruikt voor het vormen van objecten die hoge temperaturen moeten kunnen verdragen. Hoewel het wordt aangeduid als een niet biologisch afbreekbaar plastic, is ABS filament buigzaam en hittebestendig.

ABS wordt in de loop der jaren echter veelvuldig gebruikt, waardoor er een aantal vraagtekens worden geplaatst bij de veiligheidsmaatregelen.

Aangezien ABS smelt bij zeer hoge temperaturen, met name tussen 210-250°C, begint het dampen af te geven die naar verluidt ongemak veroorzaken voor de gebruikers.

Niet alleen een lichte hinder, langdurige blootstelling kan oogirritatie, ademhalingsproblemen, hoofdpijn en zelfs vermoeidheid veroorzaken.

Bekijk SUNLU ABS Filament op Amazon.

3. Nylon (Polyamide)

Nylon is een thermoplast die in de drukindustrie algemeen bekend staat om zijn uitstekende duurzaamheid en buigzaamheid. Het vereist verwarming tussen 220°C en 250°C om optimale prestaties te bereiken.

Voor filamenten op nylonbasis is een verwarmd printbed nodig om een goede hechting en weinig kans op kromtrekken te garanderen.

Hoewel nylon veel sterker is dan ABS of PLA, is een gesloten printkamer zeer noodzakelijk om gezondheidsrisico's te minimaliseren. Nylon wordt ervan verdacht een VOC af te geven, Caprolactam genaamd, die giftig is bij inademing en ernstige schade kan toebrengen aan de luchtwegen.

Daarom is het voortdurend werken in een omgeving waar het filament op nylonbasis is, zeker alarmerend en is voorzichtigheid geboden.

Bekijk OVERTURE Nylon Filament op Amazonië.

4. Polycarbonaat

Polycarbonaat (PC) is aantoonbaar een van de sterkste printmaterialen op de markt. Wat PLA of ABS niet te bieden hebben, biedt Polycarbonaat wel.

Zij bezitten fenomenale fysische eigenschappen en staan vooraan bij de vervaardiging van zware voorwerpen zoals kogelvrij glas en bouwmaterialen.

Polycarbonaat kan in elke vorm worden gebogen zonder te barsten of te breken. Bovendien is het zeer goed bestand tegen hoge temperaturen.

Een hoge temperatuurtolerantie betekent echter ook dat ze meer kans hebben om krom te trekken. Daarom is een behuizing over de printer en een voorverwarmd platform een must bij het printen met PC.

Over veiligheid gesproken: Polycarbonaat geeft ook een aanzienlijk aantal deeltjes af die de gezondheid kunnen schaden. Gebruikers hebben gemeld dat het te lang staren naar het voorwerp dat met PC wordt bedrukt, begint te prikken in de ogen.

Bekijk Zhuopu Transparant Polycarbonaat Filament op Amazonië.

5. PETG

Door polyethyleentereftalaat te herzien met glycolisatie is PETG ontstaan, een filament dat aan populariteit wint, louter vanwege zijn niet-vervuilende eigenschappen en hoge capaciteiten.

PETG heeft een glanzende en gladde afwerking van de voorwerpen, waardoor het zeer geschikt is en een geweldig alternatief voor PLA en ABS.

Bovendien hebben veel PETG-gebruikers positieve feedback gegeven dat zij weinig tot geen kromtrekken ervaren en dat het filament ook gemakkelijker aan het printplatform hecht.

Dit maakt het tot een enorme kanshebber op de markt, aangezien het ook waterbestendig is en vaak wordt gebruikt bij de vervaardiging van plastic waterflessen.

Bekijk HATCHBOX PETG Filament op Amazonië.

Tips voor het verminderen van blootstelling aan giftige stoffen van draad

Zodra mensen op de hoogte zijn van de giftigheid van sommige van de meest gebruikte filamenten, zullen ze allemaal dezelfde vraag stellen: "Wat moet ik nu doen?" Gelukkig zijn de voorzorgsmaatregelen niet echt raketwetenschap.

Goede ventilatie

De meeste printers zijn vooraf voorzien van zeer gespecialiseerde koolstoffilters om de uitstoot van dampen te minimaliseren. Hoe dan ook, het is geheel aan ons om de juiste printcondities te beoordelen en in te stellen.

Het is altijd raadzaam om af te drukken op een plaats waar een goed ventilatiesysteem is geïnstalleerd, of ergens in de open lucht. Dit helpt bij het filteren van de lucht en het verdrijven van de dampen.

De blootstelling beperken

Het is een goed idee ervoor te zorgen dat uw 3D printer in een ruimte staat waar mensen niet voortdurend aan blootgesteld worden. Liever een aangewezen gebied of kamer waar mensen niet naar binnen hoeven om bij een gewenst gebied te komen.

Het doel is om de blootstelling aan deeltjes en schadelijke uitstoot van uw 3D-printer te beperken.

De do's en don'ts

De Do's

• Uw 3D-printer instellen in een garage
• Een niet-giftig printerfilament gebruiken
• Het algemene bewustzijn van de bedreiging die sommige thermoplasten vormen handhaven
• Het koolstoffilter van uw printer consequent vervangen, indien aanwezig

De Don'ts

• Uw 3D printer opstellen in uw slaapkamer of woonkamer met slechte ventilatie
• Geen grondig onderzoek doen naar het filament dat u gebruikt
• Uw printer 's nachts laten werken op dezelfde plaats waar u slaapt.