Quanto sono sicure le polveri di titanio utilizzate nella stampa 3D?
Quanto è sicura la produzione additiva? Questa è una domanda che è stata posta più volte ed è stata oggetto di molteplici studi di ricerca. In un recente studio intitolato ” Polveri di titanio utilizzate nella fusione a letto di polvere: la loro rilevanza per la salute respiratoria “, un gruppo di ricercatori esamina specificamente i materiali di titanio utilizzati nella produzione di additivi metallici. Nonostante il fatto che la fase di costruzione della produzione di additivi metallici sia un processo chiuso, i ricercatori sottolineano che gli operatori di stampanti 3D possono essere esposti attraverso l’inalazione a polveri di materie prime metalliche durante le fasi di pre e post-elaborazione.
La pre-elaborazione comporta compiti come la pulizia a vuoto della camera di costruzione della stampante 3D per rimuovere la polvere non sottoposta o non fusa, la manipolazione della polvere per la setacciatura delle polveri selettiva e il caricamento della polvere nei contenitori delle materie prime. La post-elaborazione include la rimozione manuale delle parti stampate dalla camera di costruzione e l’eventuale eccesso di polvere, nonché levigatura, perforazione e segatura per rimuovere i supporti e rifinire la superficie della parte.
“Le dimensioni e la composizione chimica delle polveri AM sono importanti quando si considera la salute respiratoria degli operatori AM”, spiegano i ricercatori. “La dimensione delle particelle determina se le particelle sono inalabili e se inalabili, dove possono essere depositate nel tratto respiratorio. Le particelle possono essere classificate in frazioni di dimensione – inalabile, extratoracica, toracica o respirabile – a seconda delle regioni di penetrazione. “
Le particelle inalabili vengono inalate attraverso il naso e la bocca e depositate nella regione rinofaringea, mentre le particelle extratoraciche vengono inalate ma non penetrano oltre la laringe. Le particelle toraciche possono penetrare oltre la laringe e le particelle respirabili possono penetrare nelle vie aeree non ciliate e depositarsi nella regione alveolare dei polmoni. I possibili effetti sulla salute dipendono dalla composizione chimica delle particelle metalliche; l’inalazione di titanio e ferro può portare a inalazione respiratoria come tosse e starnuti, mentre l’inalazione a lungo termine di polvere di alluminio può portare a fibrosi polmonare.
“The aim of this study was to establish the particle size distribution (PSD), shape, and elemental composition of titanium powders obtained from three AM facilities located in South Africa in order to compare them with the corresponding information declared in the SDSs (safety data sheets) of these powders,” the researchers continue. “The relevance of any potential discrepancies or shortcomings in SDS information to AM operators’ respiratory health was explained, and recommendations are provided to both AM powder manufacturers/suppliers and the end users.”
Campioni di polveri di titanio vergini e usate e le rispettive schede di dati di sicurezza sono stati raccolti da tre impianti di produzione additivi in Sud Africa. I campioni sono stati collocati in fiale di stoccaggio separate e la dimensione delle particelle è stata valutata utilizzando la distribuzione delle dimensioni delle particelle (PSD) e la microscopia elettronica a scansione (SEM). La forma delle particelle è stata valutata attraverso l’analisi dell’immagine statica delle polveri disperse a secco e l’analisi della diffrazione dei raggi X (XRD) è stata condotta per determinare la composizione elementare delle polveri.
L’analisi PSD delle polveri vergini ha mostrato la conformità alla granulometria rispetto a quella dichiarata nella SDS per solo una delle tre polveri – quella dalla Struttura A. Complessivamente, sia le polveri vergini che quelle usate delle tre strutture hanno mostrato particelle toraciche e respirabili. Se inalato, queste particelle contenenti metalli hanno il potenziale per causare effetti negativi sulla salute a lungo termine.
“I risultati di questo studio suggeriscono che ci sono circostanze in cui la SDS imprecisa / incompleta potrebbe creare un falso senso di protezione sulla salute degli operatori AM”, affermano i ricercatori. “Si raccomanda pertanto ai produttori di fornire informazioni accurate e complete sulle SDS, in particolare sulla dimensione delle particelle e sulla composizione elementare delle polveri AM. L’operatore AM dovrebbe essere in grado di fare riferimento alla SDS come guida per il trattamento sicuro della polvere e dovrebbe essere informato dei potenziali rischi per la salute coinvolti. “
Gli autori del documento comprendono S. du Preez, DJ de Beer e JL du Plessis.
