3D-печать: опасности аддитивного производства и как их избежать

В этой главе мы сосредоточимся на рисках, связанных с аддитивным производством. Недавно мы уже затрагивали вопросы безопасности 3D-печати в целом, но сейчас мы углубимся в детали, касающиеся технологии селективного лазерного спекания (SLS).

Если говорить кратко, 3D-принтеры представляют собой мощные профессиональные машины, которые могут быть опасны при неправильном использовании. В этом руководстве мы расскажем, как избежать основных рисков, связанных с 3D-печатью, и настоятельно рекомендуем вам быть осторожными!

В качестве яркого примера SLS-принтера мы будем рассматривать нашу любимую Formiga P100 от EOS GmbH. Мы всегда считали и продолжаем считать её лучшим SLS-принтером в мире!

Если внимательно присмотреться к Formiga P100, можно заметить, что она буквально облеплена небольшими предупредительными наклейками. На первый взгляд они могут показаться забавными, но для опытного глаза они несут важную информацию. Например, на одной из наклеек написано: «Данный значок указывает на возможные тяжелейшие неизлечимые травмы при использовании машины, вплоть до летального исхода, и на возможный серьёзный материальный ущерб». И это не просто слова — это официальные данные, которыми EOS открыто делится на своих курсах подготовки специалистов по SLS-печати и в различных руководствах по 3D-печатному оборудованию.

В общей сложности эксперты EOS предупреждают о восьми угрозах, исходящих от работающей SLS-машины. Это:

Общая опасность получения травм при использовании SLS-принтера. Эта наклейка указывает на риск травм разной степени тяжести, а также возможность материального ущерба при работе с 3D-принтером.

Риск получения электротравмы. Сообщающие об этом наклейки находятся на дверце распределительного шкафа и на обеих крышках вентиляторов камеры извлечения.

Риск ожога. Компоненты машины могут нагреваться до 200° Цельсия, а температура в ее рабочей зоне составляет 171°. Поэтому процесс 3D-печати жестко регламентирует необходимое время остывания машины и выращенных в ней деталей. Кстати, не все знают, что внутренние части напечатанного объекта могут оставаться горячими еще несколько суток.

Опасность подскальзывания — такие предупреждения находятся на обеих заслонках подачи порошка и сзади на самой машине. Почему производитель уведомляет о такой опасности, становится ясно в момент установки тяжелых емкостей с порошком на верх машины, стоя на полу, довольно-таки щедро посыпанном тем же порошком.

Множество наклеек на SLS-машине напоминают о том, что внутри неё находится лазер высшего 4-го класса опасности. Для справки: «Лазеры 4-го класса опасности представляют собой мощные лазерные системы, способные нанести серьёзный вред человеческому глазу в результате коротких импульсов лазерного излучения длительностью менее 0,25 с. Кроме того, лазеры этого класса могут вызывать значительные повреждения кожи и оказывать опасное воздействие на легковоспламеняющиеся материалы». Обслуживание такого мощного лазера разрешено только сертифицированным сотрудникам компании EOS GmbH.

Эта наклейка напоминает о необходимости надевать защитные очки при работе с машиной. От лазера 4-го класса опасности они, разумеется, не уберегут (если только их класс защиты не соответствует уровню LB5 при D 10600 нм согласно требованиям стандарта EN 207), а вот от попадания мелкодисперсного полимерного порошка в глаза — вполне.

Ещё одна наклейка предупреждает о запрете использования сотовых телефонов вблизи SLS-машины. Это связано с тем, что во время работы 3D-принтер экранируется от электромагнитного излучения, и в случае его нарушения могут возникнуть различные неполадки.

Наконец, существует реальная угроза химического и радиоактивного отравления, исходящая от материалов, находящихся внутри SLS-принтера.

Оптические компоненты, такие как объектив, лазерное окно и оптический расширитель, изготовлены из токсичного селенида цинка. Антибликовое покрытие на них содержит фторид тория, что классифицирует их как открытый источник радиоактивного излучения.

Компания EOS предоставляет четкие инструкции по демонтажу и утилизации этих компонентов. Все детали, а также предметы, которые контактировали с ними, такие как перчатки, щетки и другие, должны быть помещены в картонную коробку, которая, в свою очередь, запакована в пластиковый мешок. Этот пакет должен быть отправлен обратно в компанию.

В случае нагревания компонентов свыше 400 °C, например, во время пожара, они начинают выделять едкий и крайне токсичный дым, в состав которого входят ZnOx, Se, SeOx, ZnH и H2Se.

Все эти наклейки предупреждают об опасности, связанной с работающим SLS-принтером. Однако даже после того, как он прекращает свою работу, он может представлять угрозу.

Дело в том, что фирменные полимерные порошки, которые используются в принтере, являются горючими. При смешивании с воздухом они могут образовывать взрывоопасную атмосферу. Кроме того, в помещении, где находится принтер, скапливается чистый кислород, необходимый для заполнения камеры построения во время выращивания объектов.

В связи с этим, в помещении для 3D-печати необходимо соблюдать определенные меры безопасности. Важно устранить все возможные источники воспламенения, повысить влажность для нейтрализации электростатических зарядов, использовать только взрывозащищенные промышленные пылесосы класса не ниже В1 для обслуживания SLS-машины, регулярно удалять оседающую пыль и не допускать попадания полимерного порошка в воздух.

К числу механических опасностей, связанных с использованием SLS-машины, можно отнести вес её отдельных компонентов. Например, ёмкость с порошком может весить до 12 кг, а сменная рама принтера — до 20 кг. При неосторожном подъёме любой из этих грузов можно получить травму межпозвоночного диска или просто прищемить пальцы.

Но главная опасность технологии SLS кроется в полимерном порошке, из которого выращиваются объекты. Его контакт с кожей или глазами оператора может привести к серьёзным последствиям для здоровья. Поэтому при работе с порошком необходимо использовать защитные очки, респиратор с пылевым фильтром класса не ниже P 3, а при использовании порошков типа PrimeCast 100 или PrimeCast 101 от EOS — ещё и защитные перчатки.

На этом мы завершаем наше руководство по безопасному использованию технологии SLS. Хотим еще раз подчеркнуть важность соблюдения всех необходимых мер предосторожности!

Домашние 3D-принтеры, как правило, представляют собой маломощные и безопасные устройства, созданные для любителей 3D-печати. Однако, если вам требуется напечатать целую серию предметов или создать сложные функциональные детали, настоятельно рекомендуем обратиться к профессионалам в области 3D-печати. Они обладают необходимой подготовкой и располагают всем необходимым оборудованием, включая защитные системы, для обеспечения безопасной работы.