Produits Chimiques Derrière Les Filaments Et Les Résines Imprimés En 3D

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La technologie d'impression 3D est de plus en plus répandue dans toutes les industries. Aujourd'hui, l'imprimante 3D est non seulement un outil essentiel dans les entreprises, mais aussi un phénomène courant dans de nombreuses entreprises.Parmi les ingénieurs locaux, ils aiment le bricolage, les articles fixes et les produits de prototypage rapide.

Dans cet article, nous étudions les propriétés chimiques des filaments et des résines d'impression 3D couramment utilisés et nous essayons de révéler le c?té sombre du processus de fabrication des additifs domestiques.Si vous n'imprimez pas dans un garage ou un autre grand espace ventilé, il est recommandé d'ouvrir la fenêtre avant de commencer l'impression.Le choix judicieux des filaments et des résines est encouragé, car certains matériaux peuvent présenter de graves risques pour la santé.

Introduction à l'impression 3D FDM:

Le type d'impression 3D le plus populaire sur le marché des amateurs est basé sur la fusion d'un filament appelé filament (filament polymère) qui se solidifie lorsqu'il est refroidi.Ce processus est appelé modélisation des dép?ts fondus (FDM).Dans ce type d'impression, le matériau fondu est imprimé en couches par extrusion à travers une buse fixe de petit diamètre.

L'impression FDM peut être réalisée avec presque tous les matériaux à condition que les conditions de base suivantes soient remplies: faible point de fusion (environ 180 - 250 °C pour la plupart des imprimantes), faible dilatation thermique (pour éviter le colmatage), faible Abrasion (pour protéger les buses délicates) et capacité calorifique spécifique pour un chauffage et un refroidissement rapides.

Naturellement, des filaments spéciaux peuvent modifier ces règles pour permettre un point de fusion de 400 °C ou plus, ou un taux de dilatation plus élevé (filaments à ampoule légère), mais dans cet article, nous nous concentrerons sur les solutions les plus populaires qui peuvent être trouvées dans les ordinateurs de bureau 3D.Imprimante.La plupart des filaments utilisés pour l’impression FDM sont fabriqués à partir de polymères synthétiques qui, lorsqu’ils sont fondus, libèrent des substances volatiles toxiques [1].Parmi la grande variété de filaments disponibles sur le marché, seuls quelques - uns sont classés par la FDA comme étant s?rs ou de qualité alimentaire.

Dans l’ensemble, le filament PET - G (polyéthylène glycol modifié) est probablement le plus s?r [2].Cependant, même avec le PET - G, il y a un risque de rejet de composés toxiques (en raison de résidus) Si l'impression précédente a été effectuée avec la même imprimante et d'autres matériaux plus toxiques.

Pourquoi est - il dangereux d'imprimer des filaments?

Le processus général de rejet de produits chimiques toxiques lors de l'impression 3D du FDM est basé sur la dégradation du filament à haute température, ce qui entra?ne le rejet de composés chimiques volatils (COV) qui ont des effets néfastes sur la santé.Certaines de ces irritations oculaires peuvent être absorbées par inhalation et par coagulation sur des tissus tels que la peau [3,4].

Les composés libérés lors de la fusion du filament qui ont le plus d’effet sur les yeux et le système respiratoire sont le méthacrylate de méthyle [5], l’acide acétique [6], le caprolactame [7], le toluène [8], le formaldéhyde [9] et leurs dérivés.Une exposition prolongée à ces matières volatiles peut causer de graves problèmes de santé.Ces composés affectent les muqueuses et sont associés à l'asthme, à l'inflammation des tissus et à de nombreuses allergies.Ils peuvent également causer des problèmes neurologiques, comme des maux de tête.L'exposition au toluène peut affecter le c?ur et le système nerveux [10,11].

Certains COV libérés des filaments ont un impact encore plus important sur les organismes vivants.Ces exemples comprennent le benzène [12], le benzore et ses dérivés [13], l'éthylbenzène [14] et le tétrachloroéthylène [15].Ces substances sont classées comme cancérogènes et, par conséquent, une exposition prolongée au smog peut causer de graves problèmes de santé.

Exemple de filament:

Quel que soit le filament utilisé, des mesures de ventilation doivent être prises pour empêcher l'exposition aux COV émis pendant l'impression.Voici une liste de certains matériaux et de leurs effets possibles sur la santé:

L'ABS (Acrylonitrile - butadiène - styrène) est le type le plus courant en raison de sa flexibilité et de son faible co?t.Cependant, la fusion de l'ABS peut entra?ner sa dégradation thermique et, par conséquent, l'ABS peut évoluer en une variété toxique (COV), comme le xylène, le benzène, le toluène et l'éthylbenzène [1,3,16].L'ABS est fier de sa résistance, de sa flexibilité et de sa flexibilité.L'objet imprimé dans l'ABS est durable, mais ce matériau ne doit pas être utilisé à la maison à moins qu'une chambre de fumée spéciale ne soit utilisée.

Polymères synthétiques tels que polyéthylène (PP), Polyamide (Nylon), polyuréthane thermoplastique (TPU) et autres plastiques faciles à former.Les émissions toxiques de COV provenant de ces filaments résultent non seulement de la dégradation des filaments eux - mêmes lors de leur fusion, mais aussi des produits chimiques utilisés dans leur production.Ils peuvent même contenir du bisphénol A, un perturbateur endocrinien qui pénètre facilement les biofilms et affecte le système endocrinien [17].

Pla (Acide polylactique) est un matériau d'origine naturelle, doux, facile à imprimer et post - traitement (y compris la peinture) après impression.L'APL libère également certains COV, mais en petites quantités et avec moins de risques pour la santé.Au moment de l'impression, la plupart des pla émettent du 1 - butanediol, du méthacrylate de méthyle et de petites quantités d'autres produits chimiques [1,3].Même si ce matériau est naturel, il libère des produits chimiques dangereux lorsqu'il fond.Les COV spécifiques émis lors de l'impression avec pla sont moins dangereux que ceux émis lors de l'utilisation de l'ABS, de sorte que pla est sans danger pour l'impression 3D à domicile, à condition que des précautions appropriées de ventilation soient prises.

Conclusions sur les effets de l'impression 3D FDM sur la santé.

L'impression 3D FDM nécessite une température élevée pour faire fondre les filaments solides.De nombreux COV différents sont ensuite libérés, mais il ne s'agit pas encore d'une longue cha?ne de produits chimiques libérés.Les filaments contiennent également des métaux lourds qui augmentent le risque de nombreuses maladies de santé et même de cancer.

Lorsqu'ils entrent en contact avec la peau, ils sont absorbés, ce qui provoque une accumulation de tissus et des maladies subséquentes.Toutefois, certains filaments sont relativement s?rs (PET - G, PLA) et l'impression même à l'intérieur devrait être absolument acceptable si une ventilation adéquate est assurée.Les utilisateurs doivent être conscients des effets néfastes que peuvent avoir sur la santé les matériaux imprimés (par exemple abs) ou les composites de PET et de particules métalliques (par exemple PET + cuivre).

Résine d'impression 3D pour imprimantes SLA / DLP:

Outre l'impression FDM, l'impression en résine a récemment pénétré le marché intérieur de l'impression grand public et est donc très populaire.En principe, l'impression 3D de la résine est effectuée en exposant la résine liquide photosensible aux rayons ultraviolets et en la solidifiant en solide.Tout matériau qui peut être durci par exposition aux rayons ultraviolets et qui n'augmente pas son volume au cours de ce processus peut être utilisé comme résine d'impression.

Dans l'ensemble, les résines sont absolument dangereuses en termes d'impact sur la santé.Ils sont généralement fabriqués à partir d'un mélange de différents composés organiques (par exemple Acrylate ou époxy), mais ce n'est que le début d'une très longue liste de produits chimiques contenus dans la résine.Disons que c'est le thème d'une autre histoire.

Les composés volatils libérés lors de l'impression avec des résines comprennent, sans s'y limiter, les PHTALATES, les méthacrylates de méthyle, l'acide acrylique et d'autres composés acryliques.De plus, la résine contient des composés qui peuvent fuir, comme le bisphénol a.En outre, la résine contient des métaux lourds qui peuvent avoir des effets nocifs sur la santé en cas d'exposition directe aux métaux lourds.

Ces métaux comprennent principalement le chrome, l'arsenic et le cuivre.Par conséquent, les résines ne sont pas sécuritaires pour l'usage domestique à moins que des mesures de sécurité appropriées ne soient prises.Ces mesures comprennent l'utilisation constante de gants lors de la manipulation de la résine, une bonne ventilation de la zone d'impression, l'utilisation d'une hotte et d'un masque ffp3 de haute qualité pour protéger les voies respiratoires.Ces mesures doivent empêcher l'exposition aux matières volatiles libérées lors de l'impression.

Si la résine entre en contact direct avec la peau, celle - ci doit être immédiatement rincée plusieurs fois avec de l’eau et un médecin doit être contacté immédiatement en cas d’autres sympt?mes.Les composés libérés lors de l'impression des résines sont facilement absorbés par les organismes.Il est fortement recommandé d'utiliser à nouveau des gants de protection et des masques à filtre à particules.

Résumé:

Ces dernières années, la technologie d'impression 3D a fait de grands progrès dans la qualité et la vitesse d'impression.Toutefois, il reste encore à mettre au point de nouveaux matériaux s?rs pour l'impression.La plupart des polymères et résines actuellement disponibles présentent certains risques pour la santé.La gestion peut être effectuée en prenant les précautions appropriées, par exemple en évitant tout contact direct avec la résine ou en ventilant la zone d'impression.L'impression est s?re, mais seulement si elle est effectuée correctement.