La stampa 3D entra nei luoghi di lavoro e porta nuove questioni di sicurezza
L’additive manufacturing non è più una tecnologia confinata ai laboratori di ricerca o ai reparti dedicati alla prototipazione.
Sistemi di stampa 3D vengono utilizzati nelle fabbriche, nei laboratori, negli ospedali, negli uffici tecnici, nelle scuole, nelle biblioteche, nei makerspace e anche in ambienti domestici.
Alla crescita delle applicazioni corrisponde però una domanda che per molti anni ha ricevuto meno attenzione rispetto alla velocità di stampa, alla qualità dei componenti o alle proprietà dei materiali: che cosa accade alle persone che lavorano quotidianamente vicino a queste macchine?
Il National Institute for Occupational Safety and Health, NIOSH, organismo statunitense appartenente ai Centers for Disease Control and Prevention, CDC, sta studiando proprio questo tema.
La posizione di NIOSH non è che la stampa 3D debba essere considerata intrinsecamente pericolosa.
Il punto centrale è differente: sotto la definizione “additive manufacturing” rientrano processi, materiali e macchine molto diversi e ciascuna combinazione può introdurre specifiche modalità di esposizione.
Una piccola stampante a filamento che fonde PLA su una scrivania presenta problemi differenti rispetto a un sistema laser che lavora polvere di titanio.
Una stampante a resina presenta a sua volta rischi diversi da entrambi.
Per valutare correttamente la sicurezza non è quindi sufficiente chiedere se “la stampa 3D è sicura”.
Occorre sapere quale processo viene utilizzato, quale materiale viene trasformato, quali operazioni vengono eseguite prima e dopo la stampa e in quale ambiente si trova la macchina.
Dal prototipo alla produzione: aumentano anche i tempi di esposizione
La trasformazione dell’additive manufacturing in tecnologia produttiva modifica anche il modo in cui deve essere valutato il rischio.
Quando una stampante viene utilizzata occasionalmente per produrre un prototipo, il tempo durante il quale un operatore può essere esposto alle emissioni è limitato.
Una farm di stampanti che lavora per interi turni rappresenta una situazione differente.
Lo stesso vale per un reparto metal additive nel quale gli operatori caricano polveri, rimuovono parti dalla macchina, recuperano materiale non fuso, setacciano la polvere e successivamente eseguono sabbiatura, lavorazioni meccaniche o pulizia dei componenti.
Il rischio occupazionale è quindi collegato all’intero processo e non soltanto al momento nel quale la macchina deposita o fonde il materiale.
NIOSH sottolinea infatti la necessità di considerare le esposizioni durante preparazione, stampa, rimozione dei pezzi, post-processing, manutenzione e pulizia.
Alcune delle operazioni che avvengono dopo la stampa possono produrre un’esposizione maggiore rispetto alla fase automatizzata di costruzione.
Particelle ultrafini e composti organici volatili nella stampa a filamento
La Fused Filament Fabrication, FFF, spesso indicata anche come FDM nel linguaggio industriale, è una delle tecnologie più diffuse.
Il principio è noto: un filamento termoplastico viene riscaldato e fatto passare attraverso un ugello. Il materiale fuso viene depositato strato dopo strato fino alla formazione del componente.
Il processo sembra relativamente semplice, ma il riscaldamento dei polimeri può generare emissioni nell’ambiente.
Gli studi condotti e analizzati da NIOSH ed Environmental Protection Agency, EPA, hanno rilevato due categorie principali: particelle ultrafini e composti organici volatili, VOC.
Le particelle ultrafini vengono normalmente definite come particelle con dimensioni inferiori a 100 nanometri.
La loro piccola dimensione permette a una parte di esse di raggiungere zone profonde dell’apparato respiratorio.
La quantità e la composizione delle emissioni non sono però costanti.
Dipendono dal materiale, dalla formulazione del filamento, dagli additivi, dai pigmenti, dalla temperatura di estrusione, dal modello della stampante e dalle condizioni dell’ambiente.
Questo significa anche che due bobine apparentemente simili possono non produrre lo stesso profilo di emissione.
PLA non significa automaticamente assenza di emissioni
Il PLA viene frequentemente percepito come materiale più innocuo perché deriva in parte da materie prime rinnovabili e viene utilizzato diffusamente nella stampa desktop.
Questa caratteristica non significa però che il processo di estrusione sia privo di emissioni.
Anche il PLA riscaldato può produrre particelle ultrafini e composti volatili.
ABS, PLA e altri termoplastici producono profili differenti, e all’interno della stessa famiglia di materiale possono cambiare le emissioni in funzione della formulazione.
NIOSH ha rilevato che anche la colorazione del filamento può influenzare il tasso di emissione dei VOC.
Di conseguenza non è corretto classificare un’intera categoria di filamenti come “sicura” basandosi unicamente sul nome del polimero.
La valutazione dovrebbe considerare la scheda di sicurezza del materiale, le indicazioni del produttore e le condizioni reali nelle quali la stampante viene utilizzata.
I filamenti caricati aggiungono un’altra variabile
Il mercato offre filamenti contenenti fibre di carbonio, fibre di vetro, particelle metalliche, materiali conduttivi, ritardanti di fiamma e altre cariche.
Esistono inoltre formulazioni contenenti nanomateriali.
NIOSH ha osservato in laboratorio che filamenti contenenti nanomateriali possono produrre durante la stampa particolato nel quale sono presenti gli stessi nanomateriali.
Questo punto è importante perché il comportamento di una particella molto piccola può essere differente da quello dello stesso materiale in forma macroscopica.
OSHA sottolinea inoltre che per numerosi nanomateriali non esistono ancora limiti occupazionali specifici.
L’assenza di un limite dedicato non deve quindi essere interpretata come dimostrazione di assenza del rischio.
Quando si utilizzano materiali compositi o caricati è particolarmente importante conoscere la composizione e valutare le possibili vie di esposizione durante stampa e post-processing.
Una stampante chiusa non risolve automaticamente il problema
L’enclosure costituisce uno strumento utile per contenere le emissioni, ma la semplice presenza di un pannello intorno alla stampante non garantisce che le sostanze prodotte vengano eliminate.
Se l’aria interna viene rilasciata nella stanza quando lo sportello viene aperto, una parte delle particelle e dei vapori può comunque raggiungere l’operatore.
Un sistema progettato per controllare le emissioni dovrebbe prendere in considerazione ventilazione e filtrazione.
I filtri HEPA possono essere utilizzati per il controllo del particolato.
I composti organici volatili richiedono invece sistemi appropriati per la fase gassosa o la rimozione dell’aria contaminata tramite ventilazione.
Un filtro per particelle e un sistema destinato ai gas svolgono quindi funzioni differenti.
NIOSH raccomanda anche di attendere prima di aprire alcune stampanti chiuse dopo la conclusione della lavorazione, in modo che il sistema di ventilazione abbia il tempo di ridurre la concentrazione interna.
Anche la temperatura dell’ugello conta
Un’altra misura apparentemente semplice consiste nell’evitare temperature superiori a quelle effettivamente necessarie.
NIOSH suggerisce, quando le condizioni di stampa lo permettono e nel rispetto delle indicazioni del produttore del materiale, di utilizzare la temperatura più bassa raccomandata per il filamento.
Aumentare la temperatura significa fornire più energia termica al polimero e può modificare i prodotti generati durante il riscaldamento.
Non significa che ridurre di pochi gradi l’ugello elimini qualsiasi emissione.
È invece una delle misure che possono contribuire a diminuire l’esposizione quando viene combinata con ventilazione, manutenzione e corretta scelta del materiale.
Anche un ugello sporco o con materiale degradato può modificare le condizioni del processo.
Per questo la pulizia e la manutenzione della macchina fanno parte della strategia di controllo.
La ricerca NIOSH mostra quanto può essere efficace la ventilazione localizzata
Uno degli studi condotti da NIOSH permette di quantificare l’effetto di un controllo tecnico applicato direttamente alla stampante.
I ricercatori hanno sviluppato sistemi economici di aspirazione localizzata da installare su due modelli di stampanti desktop aperte.
Il progetto delle parti è stato realizzato con il software SolidWorks di Dassault Systèmes e alcuni elementi del sistema di aspirazione sono stati a loro volta prodotti mediante stampa 3D.
Ogni configurazione è stata costruita con componenti commerciali e materiali per un costo inferiore a 60 dollari.
Nei test di laboratorio con ABS, la concentrazione media di particelle rilevata per una delle stampanti è passata da 2.025 particelle per centimetro cubo senza controllo a 2 particelle per centimetro cubo con il sistema attivo.
Per il secondo modello si è passati da 11.648 a 769 particelle per centimetro cubo.
L’efficienza stimata ha superato rispettivamente il 99,72% e il 91,76%.
I numeri non devono essere trasferiti automaticamente a qualsiasi stampante o ambiente.
Lo studio è stato condotto in una camera di prova controllata, su due specifici modelli e con una determinata configurazione.
Mostra però che intercettare le emissioni vicino al punto nel quale vengono prodotte può essere molto più efficace che affidarsi soltanto alla ventilazione generale della stanza.
MakerBot e la differenza tra laboratorio e ambiente reale
NIOSH ha effettuato anche valutazioni sul campo insieme a MakerBot.
In uno studio realizzato presso l’azienda sono state analizzate le emissioni prodotte da diversi modelli di stampanti desktop e da differenti filamenti.
In una delle configurazioni sono state messe in funzione contemporaneamente fino a 20 stampanti all’interno di una sala.
Le concentrazioni misurate nell’ambiente reale sono risultate molto inferiori rispetto a quelle osservate nelle camere sperimentali utilizzate per caratterizzare direttamente le emissioni.
Questo risultato mostra perché la valutazione dell’esposizione non può basarsi soltanto sul dato di emissione della macchina.
Volume della stanza, ricambio d’aria, distanza dell’operatore, numero di stampanti, durata del lavoro e posizione delle sorgenti influenzano la concentrazione effettivamente respirata.
Un elevato tasso di emissione non corrisponde automaticamente alla stessa esposizione in ogni ambiente.
Allo stesso modo, una macchina con emissioni moderate utilizzata in un piccolo locale scarsamente ventilato può richiedere maggiore attenzione.
Le resine introducono il problema del contatto con la pelle
La vat photopolymerization utilizza materiali e meccanismi completamente differenti.
Tecnologie come SLA, DLP e altre varianti solidificano selettivamente una resina fotopolimerica liquida attraverso luce ultravioletta o sistemi equivalenti.
In questo caso l’attenzione non riguarda soltanto ciò che viene respirato.
La resina non polimerizzata può entrare in contatto con la pelle.
NIOSH evidenzia il rischio legato agli acrilati e ad altri componenti presenti nelle formulazioni e raccomanda di utilizzare guanti appropriati quando si manipolano resina liquida e solventi.
Il termine “guanto” non identifica però automaticamente un livello adeguato di protezione.
Il materiale del guanto deve essere compatibile con le sostanze utilizzate e deve essere sostituito quando contaminato o secondo le indicazioni definite per la procedura.
Gli schizzi devono essere limitati e le superfici contaminate pulite con procedure definite.
Il lavaggio con alcol isopropilico può rappresentare una fase importante dell’esposizione
Dopo la stampa, un componente a resina deve normalmente essere lavato per rimuovere il materiale non polimerizzato rimasto sulla superficie.
Uno dei solventi utilizzati più frequentemente è l’alcol isopropilico, IPA.
Gli studi NIOSH sul processo di vat photopolymerization hanno rilevato che alcune delle concentrazioni più elevate di composti organici volatili dell’intero workflow possono verificarsi proprio durante lavaggio, immersione e asciugatura con IPA.
Questo dato sposta l’attenzione dalla macchina all’intera postazione.
Una stampante collocata sotto aspirazione ma accompagnata da contenitori aperti di solvente utilizzati in un’altra zona della stanza può lasciare irrisolta una parte importante dell’esposizione.
NIOSH suggerisce di limitare il tempo durante il quale i recipienti rimangono aperti e di ridurre schizzi e manipolazione non necessaria.
L’automazione delle operazioni di lavaggio e movimentazione può essere utile anche dal punto di vista della sicurezza, perché diminuisce il contatto diretto dell’operatore con resine e solventi.
La polimerizzazione finale non è una fase neutra
Dopo il lavaggio, molte resine richiedono un trattamento di post-curing con luce ultravioletta e, in alcuni casi, calore.
Durante questa operazione possono essere prodotti particelle e gas.
Anche la post-polimerizzazione deve quindi essere considerata quando si progetta la ventilazione del reparto.
Una volta correttamente polimerizzata, la resina presente sulla superficie del componente presenta generalmente un rischio di dermatite allergica molto inferiore rispetto alla resina non curata.
Il problema maggiore riguarda quindi soprattutto le fasi nelle quali il materiale rimane reattivo: caricamento, rimozione del pezzo, recupero della resina, pulizia e manipolazione prima della polimerizzazione completa.
La carteggiatura può riportare il rischio sotto forma di polvere
Un pezzo stampato in resina può richiedere rimozione dei supporti e carteggiatura.
Queste operazioni generano particolato.
La polvere può contenere materiale completamente polimerizzato ma anche residui provenienti da aree che non hanno raggiunto lo stesso livello di cura.
NIOSH suggerisce quindi di ridurre, quando possibile, la quantità di supporti richiesta dal modello e di controllare la polvere prodotta durante la finitura.
La progettazione del componente può diventare essa stessa parte della prevenzione.
Un orientamento che riduce drasticamente i supporti può accorciare la fase di finitura e diminuire il tempo durante il quale l’operatore manipola il pezzo.
Le polveri metalliche cambiano completamente lo scenario
Nei sistemi Powder Bed Fusion per metalli, il materiale di partenza può essere costituito da polveri di acciaio, alluminio, titanio, nichel, cobalto-cromo o altre leghe.
Il laser o il fascio elettronico fonde selettivamente il materiale per costruire il componente.
La gestione di particelle metalliche molto fini introduce problematiche che non esistono nella stessa forma con un filamento termoplastico.
Una prima via di esposizione è l’inalazione.
Le polveri possono inoltre depositarsi sulla pelle, sugli indumenti o sulle superfici e successivamente essere risospese durante le attività di pulizia.
La valutazione dipende dalla composizione chimica della lega e dalle dimensioni delle particelle.
Metalli differenti hanno profili tossicologici differenti.
Il fatto che una lega sia normalmente lavorata in forma massiva non significa automaticamente che debba essere gestita nello stesso modo quando si presenta sotto forma di polvere fine.
Con alcune polveri il problema è anche incendio ed esplosione
Alluminio, titanio e altri metalli utilizzati nell’additive manufacturing possono produrre polveri combustibili.
Una nube di particelle sufficientemente fini, nelle condizioni appropriate e in presenza di una sorgente di innesco, può creare un rischio di incendio o esplosione.
Per questo la sicurezza di un impianto metal additive riguarda anche messa a terra, gestione delle sorgenti di accensione, pulizia, aspirazione, sistemi di raccolta delle polveri e procedure definite dal produttore dell’impianto.
L’utilizzo di un normale aspirapolvere non progettato per polveri combustibili può essere inappropriato.
Lo stesso vale per procedure di pulizia che disperdono la polvere nell’aria.
I sistemi devono essere scelti in funzione del materiale effettivamente utilizzato e dei requisiti applicabili al sito produttivo.
Depowdering e setacciatura meritano la stessa attenzione della macchina
Durante una lavorazione Powder Bed Fusion una parte significativa della polvere rimane non fusa.
Dopo il completamento del ciclo il componente deve essere liberato dal materiale che lo circonda.
La polvere viene spesso recuperata, trasferita e setacciata per un possibile riutilizzo.
Sono fasi nelle quali il materiale viene fisicamente movimentato e il rischio di dispersione può aumentare.
Una valutazione NIOSH condotta in uno stabilimento di additive manufacturing metallico ha analizzato attività come stampa, setacciatura delle polveri, depowdering e post-processing.
Questo tipo di studio evidenzia un principio valido per l’intero settore: la macchina chiusa durante la fusione può rappresentare soltanto una parte del problema.
Le attività manuali a monte e a valle devono essere comprese nell’analisi del rischio.
Laser, calore, elettricità e parti in movimento restano rischi convenzionali
L’attenzione per particelle e sostanze chimiche non deve far dimenticare i rischi più tradizionali.
Le stampanti 3D contengono superfici riscaldate, elementi elettrici, motori e parti mobili.
Nei sistemi industriali possono essere presenti laser ad alta potenza o fasci di elettroni.
Durante l’uso normale molte di queste sorgenti sono isolate attraverso carter e interblocchi.
Il rischio può aumentare durante manutenzione, diagnosi o interventi effettuati con protezioni rimosse.
NIOSH include tra i possibili problemi anche ustioni, schiacciamento o intrappolamento, esposizione a radiazioni ottiche e rischi elettrici.
L’additive manufacturing è quindi una tecnologia avanzata, ma una parte della prevenzione rimane quella già sviluppata per altri macchinari industriali: protezioni, interblocchi, procedure di manutenzione, formazione e controllo delle energie pericolose.
Ergonomia e movimentazione diventano importanti con le macchine industriali
Un’altra categoria meno evidente riguarda i problemi ergonomici.
Caricare materiale, sostituire contenitori, rimuovere piattaforme di costruzione e movimentare parti metalliche può comportare pesi significativi.
Le operazioni ripetitive di rimozione dei supporti, finitura e pulizia possono inoltre imporre posture o movimenti sfavorevoli.
Il vantaggio della stampa automatizzata non elimina quindi necessariamente il lavoro manuale.
Può piuttosto spostarlo dalla fase di produzione primaria alla preparazione e al post-processing.
Per impianti che lavorano in modo continuativo, anche organizzazione delle postazioni, sistemi di sollevamento e layout del reparto entrano a far parte della sicurezza dell’additive manufacturing.
Le sette famiglie di additive manufacturing non hanno gli stessi rischi
NIOSH utilizza la classificazione internazionale dei processi additive come strumento per organizzare i possibili pericoli.
La Material Extrusion concentra l’attenzione soprattutto su emissioni di VOC e particolato, additivi e superfici calde.
La Powder Bed Fusion aggiunge l’esposizione alle polveri, i fumi, l’incendio e l’esplosione, insieme alle sorgenti laser o elettroniche.
La Vat Photopolymerization introduce resine liquide, solventi e radiazione ultravioletta.
Il Material Jetting può comportare esposizione a materiali liquidi, fotopolimeri, cere e relativi prodotti di post-processing.
Nel Binder Jetting occorre considerare sia la polvere sia il legante e le successive operazioni necessarie per consolidare il componente.
La Sheet Lamination può introdurre adesivi, fumi e sorgenti energetiche utilizzate per il collegamento degli strati.
La Directed Energy Deposition utilizza normalmente filo o polvere metallica insieme a sorgenti energetiche ad alta intensità, producendo problematiche più vicine a quelle della lavorazione e saldatura dei metalli.
Riunire tutte queste tecnologie sotto la stessa valutazione di sicurezza sarebbe quindi poco utile.
Il principio da seguire è la gerarchia dei controlli
NIOSH propone di affrontare i rischi occupazionali secondo una gerarchia precisa.
La soluzione preferibile è eliminare il pericolo quando possibile.
Se non può essere eliminato, si valuta la sostituzione con materiale o processo meno problematico.
Seguono i controlli ingegneristici, come enclosure, aspirazione localizzata e ventilazione.
Più in basso si trovano le misure amministrative: procedure, limitazione degli accessi, formazione, organizzazione del lavoro e riduzione dei tempi di esposizione.
I dispositivi di protezione individuale costituiscono l’ultimo livello.
Questo significa che mettere guanti e respiratore a un operatore non dovrebbe essere la prima risposta a una sorgente di emissioni che potrebbe essere contenuta o aspirata direttamente.
Il DPI protegge la persona che lo indossa.
Una cappa o un sistema di ventilazione correttamente progettato riduce invece la quantità di contaminante che raggiunge l’ambiente.
Il respiratore non dovrebbe diventare una scorciatoia
In alcuni processi la protezione respiratoria può essere necessaria.
Questo non significa che sia sufficiente distribuire maschere agli operatori.
Un respiratore deve essere scelto in funzione del contaminante e della concentrazione prevista.
Particolato, vapori organici e differenti sostanze chimiche possono richiedere soluzioni differenti.
Nel contesto professionale statunitense l’utilizzo della protezione respiratoria comporta inoltre un programma specifico conforme ai requisiti OSHA.
La stessa logica vale per guanti e protezione degli occhi.
La scelta deve derivare dalla sostanza manipolata e non soltanto dal fatto che si stia usando una stampante 3D.
Scheda di sicurezza e istruzioni del produttore diventano parte del workflow
Un materiale nuovo non dovrebbe entrare nel reparto perché possiede soltanto migliori caratteristiche meccaniche o una finitura più interessante.
Prima dell’introduzione dovrebbe essere valutata anche la documentazione relativa alla sicurezza.
La Safety Data Sheet consente di verificare composizione, pericoli identificati, modalità di manipolazione, requisiti di stoccaggio, dispositivi di protezione e indicazioni in caso di incidente.
Questo è particolarmente importante per resine, solventi, polveri metalliche e filamenti caricati.
Anche le istruzioni del produttore della stampante devono essere integrate nelle procedure.
Parametri come temperatura, manutenzione dei filtri, intervalli di sostituzione, procedure di pulizia e metodi di recupero della polvere hanno implicazioni sulla sicurezza oltre che sulla qualità di stampa.
Scuole, biblioteche e makerspace richiedono particolare attenzione
Uno degli aspetti sui quali CDC, NIOSH ed EPA insistono è la presenza delle stampanti 3D fuori dai normali ambienti industriali.
Un’officina dispone normalmente di procedure di sicurezza, ventilazione e personale abituato a gestire materiali e macchine.
Una stampante collocata in una biblioteca o in un’aula può trovarsi invece in un locale progettato per persone, libri o computer, non per controllare emissioni provenienti da un processo termico.
Inoltre gli utenti possono essere studenti o persone che non hanno una formazione specifica.
EPA ha richiamato l’attenzione anche sull’esposizione dei bambini e degli adolescenti, soprattutto quando le stampanti operano in spazi confinati senza controllo delle emissioni.
La presenza di una stampante desktop di piccole dimensioni non deve quindi far presumere che la valutazione del luogo sia superflua.
Non esiste una distanza universale che renda sicura una stampante
Un errore comune consiste nel cercare una regola semplice come “tenere la stampante a due metri dall’operatore” oppure “aprire una finestra”.
La concentrazione nell’aria dipende da troppe variabili perché una distanza fissa possa rappresentare una risposta universale.
Contano volume e geometria della stanza, numero di stampanti, portata della ventilazione, durata del processo, posizione dell’operatore e caratteristiche del materiale.
Aprire una finestra può migliorare il ricambio d’aria in alcune condizioni, ma non equivale a un sistema di aspirazione progettato e verificato.
Nel settore professionale la valutazione dovrebbe essere basata sul processo e, quando appropriato, su misure di esposizione.
Anche un errore di stampa può modificare le emissioni
Gli studi NIOSH hanno mostrato un altro elemento interessante: un malfunzionamento può cambiare considerevolmente il profilo di emissione.
Nel test di un sistema di ventilazione per stampanti FFF, uno degli eventi con concentrazione più elevata di particelle è stato associato a un fallimento della stampa e alla cattiva adesione del pezzo al piano.
Materiale accumulato nella zona dell’estrusore aveva interferito anche con il sistema di cattura.
Questo significa che la gestione della sicurezza deve includere ciò che accade quando il processo non procede normalmente.
NIOSH suggerisce di ventilare adeguatamente l’ambiente dopo un malfunzionamento prima di effettuare gli interventi necessari.
La stampante in errore non dovrebbe essere considerata semplicemente una macchina ferma: l’ugello o altri componenti possono essere rimasti ad alta temperatura e il materiale può aver subito condizioni termiche diverse da quelle previste.
Il controllo deve essere progettato insieme alla macchina
Una delle indicazioni più utili della gerarchia NIOSH riguarda il concetto di Prevention through Design.
I sistemi di controllo sono più efficaci quando vengono pensati insieme alla macchina o al reparto, anziché aggiunti dopo che il problema si è manifestato.
Una stampante chiusa dotata fin dall’origine di aspirazione, filtrazione monitorata e procedure automatizzate di movimentazione può ridurre la dipendenza dall’operatore.
Lo stesso principio vale per le stazioni di depowdering, i sistemi di lavaggio delle resine e la movimentazione dei materiali.
Più un controllo richiede all’utilizzatore di ricordarsi ogni volta di attivarlo correttamente, maggiore diventa il rischio di errore.
La sicurezza dell’additive manufacturing può quindi diventare un parametro di progettazione della macchina allo stesso livello di produttività, accuratezza e ripetibilità.
La stampa 3D non introduce un unico nuovo rischio
Il lavoro di NIOSH è utile soprattutto perché evita una definizione troppo semplice del problema.
Non esiste “l’emissione della stampante 3D” come se fosse una sostanza unica.
Esistono particelle ultrafini generate dal riscaldamento dei filamenti, VOC differenti in funzione dei polimeri, resine non polimerizzate, solventi, polveri metalliche, fumi, radiazioni, superfici calde, laser, rischi elettrici e problemi ergonomici.
La loro importanza cambia completamente da un processo all’altro.
Questo spiega perché la risposta corretta non sia vietare o temere la tecnologia, ma applicare alla stampa 3D gli stessi principi di igiene industriale utilizzati per altri processi produttivi.
Identificare il materiale.
Comprendere dove viene generata l’esposizione.
Contenerla alla sorgente.
Ventilare quando necessario.
Limitare la manipolazione.
Verificare l’efficacia dei controlli.
Formare le persone che utilizzano la macchina.
Utilizzare i dispositivi di protezione appropriati quando le misure precedenti non sono sufficienti.
Una tecnologia produttiva deve essere valutata come qualsiasi altro processo industriale
La progressiva diffusione dell’additive manufacturing rende sempre meno appropriato considerare la stampante 3D come una semplice periferica da ufficio.
Anche una macchina desktop trasforma materiale attraverso calore, luce o reazioni chimiche.
I sistemi industriali aggiungono energie più elevate, materiali reattivi e grandi quantità di polvere.
La domanda per aziende, laboratori e scuole non dovrebbe quindi essere soltanto quale stampante acquistare.
Dovrebbe comprendere dove installarla, quale ventilazione prevedere, chi manipolerà i materiali, quali operazioni di post-processing verranno eseguite, come saranno gestiti rifiuti e contaminazioni e quale formazione riceveranno gli utilizzatori.
Il lavoro di NIOSH indica inoltre che i controlli non devono necessariamente essere complessi o estremamente costosi per produrre benefici misurabili.
In alcuni casi anche un’aspirazione localizzata relativamente semplice può ridurre in modo consistente la dispersione di particelle.
In altri, come la Powder Bed Fusion metallica, la natura dei materiali richiede invece sistemi industriali progettati specificamente per la gestione sicura delle polveri.
La differenza fondamentale consiste nel trattare la sicurezza come parte del processo additive fin dalla scelta di macchina e materiale.
Con l’espansione della stampa 3D dalla prototipazione alla produzione, questo approccio diventa importante quanto la qualificazione del componente finale: non basta sapere che il pezzo rispetta le specifiche, occorre anche sapere in quali condizioni viene prodotto e quali esposizioni vengono generate durante l’intero ciclo di lavoro.
Questo articolo è stato redatto con il supporto di strumenti di intelligenza artificiale (AI)
