Борзыкина Е.А., Хетагурова Э.О.
КАЧЕСТВЕННЫЙ И КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ВЫБРОСОВ ПРИ 3D (ТРЁХМЕРНОЙ) ПЕЧАТИ *
Аннотация:
в данной работе проанализированы последние исследования, которые показывают, что 3D-принтеры при работе выбрасывают большое количество загрязняющих веществ в воздух рабочей зоны, а также произведён качественный и количественный анализ вредных выбросов при трёхмерной печати
Ключевые слова:
Трёхмерная печать, ABS-пластик, PLA-пластик, выброс вредных веществ, ультрадисперсные частицы
Технологии 3D-печати активно развиваются, охватывая все новые области применения. Рынок трехмерной печати за последние три года увеличился с 8 млрд долларов США до 16 млрд, и по прогнозам аналитиков к 2026 году достигнет 51 млрд долларов США с более чем 25%-ным среднегодовым ростом. Такое быстрое развитие данной отрасли сопровождается все более детальной проработкой мер для обеспечения должной степени безопасности работника. В данной работе произведён качественный и количественный анализ выбросов при 3D (трёхмерной) печати. На сегодняшний день в качестве материала для 3D принтеров используются множество материалов, но наиболее распространены ABS и PLA пластики. При обычной комнатной температуре пластики не являются опасными, но исследования, проводимые в США, Канаде, Германии и многих других странах показывают, что трехмерная печать может быть опасна за счет выделения вредных веществ при нагреве филамента, и угрозу несут не только микрочастицы, выделяемые при нагреве различных пластиков, но еще летучие органические соединения, так называемые ЛОС, и мельчайшие частицы нанометровых размеров (ультрадисперсные частицы) [1]. Первые исследования, изучающие влияние ультрадисперсных частиц на здоровье человека, проводились в 1990-х годах. Они показали, что эти частицы с особой лёгкостью проникают в лёгкие человека при каждом его вдыхании. Оседание их в лёгких может спровоцировать рак или астму, а при попадании в мозг - инсульт [2]. Кроме того, при попадании в организм при вдыхании может произойти развитие воспалительных процессов в легких и сосудистой системе. На рисунке 1 показаны основные органы, на которых могут оседать мелкодисперсные частицы разных диаметров (РМ 5, 2.5 и 0.1): крупные частицы с диаметром 2,5-10 мкм осаждаются преимущественно в верхних дыхательных путях и крупных проводящих дыхательных путях. Мелкие частицы с диаметром 0,1-2,5 мкм осаждаются по всему дыхательному тракту, особенно в мелких дыхательных путях и альвеолах. Ультрадисперсные фракции PM0.1 могут осаждаться в альвеолярной области [3]. Согласно отчёту 2013 года Всемирной Организации Здравоохранения в период с 1990 по 2010 год 3,1 млн людей умерли от причин, связанных с вдыханием частиц РМ2.5. Ещё одна цифра: частицы PM2.5 сокращают ожидаемую продолжительность жизни в среднем на 8,6 месяцев. Всего с РМ2.5 связаны 3% смертей от заболеваний сердечно-сосудистой и дыхательной системы и 5% смертей от рака лёгких [4]. Для компонентного анализа воздуха рабочей зоны до и после печати использовались газовый фотоионизационный хроматограф ФГХ - 2 и счетчик аэрозольных частиц АЗ-10. В ходе проведения замеров во время печати были выявлены более 20 веществ. По следующим веществам наблюдались наиболее значительные превышения предельно-допустимых концентраций для атмосферного воздуха: хлористый винил; акролеин; пропионовый альдегид; этилбензол; стирол; бутилакрилат; метилакрилат. В таблице 1 представлены полученные значения Замеры показывают, что до запуска печати количество частиц в помещении лаборатории и в коробе принтера примерно одинаково, однако после запуска печати их количество сильно возрастает, особенно в диапазоне 0,3-0,4 и 0,4 - 0,5 мкм в коробе принтера. На диапазоне 0,3-0,4 прибор показывает свое максимально возможное значение (999 999 частиц). Поэтому можно сделать только предположение о том, что частиц такого диаметра может быть и в разы больше. Также можно увидеть зависимость - чем меньше диаметр частиц, тем более резко увеличивается их количество. Так как диапазон измерений данного прибора ограничен, то можно также сделать предположение, что с уменьшением диаметра частиц, их число будет критически возрастать. Результаты исследований показывают повышенные уровни выбросов летучих органических соединений и ультрадисперсных частиц при работе 3Dпринтеров, результаты экспериментов подтверждают возможную опасность от 3D-печати для здоровья работников. На основе этого можно сделать вывод о необходимости более детального изучения данной темы, обязательном использования различных систем местной и общеобменной вентиляции в помещениях 3D-печати, а также о необходимости создания стандартов безопасности в сфере аддитивных технологий в России.
Номер журнала Вестник науки №5 (38) том 5
Ссылка для цитирования:
Борзыкина Е.А., Хетагурова Э.О. КАЧЕСТВЕННЫЙ И КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ВЫБРОСОВ ПРИ 3D (ТРЁХМЕРНОЙ) ПЕЧАТИ // Вестник науки №5 (38) том 5. С. 106 - 111. 2021 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/4518 (дата обращения: 20.04.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2021. 16+