Materiaalia lisäävän valmistuksen (3D-tulostus) kaasu- ja hiukkaspäästöt eri työvaiheissa: TSR LOPPURAPORTTI NUMEROT 114374, 114406, 114337

Research output: Book/ReportCommissioned reportProfessional

Researchers

  • Anna-Kaisa Viitanen
  • Anneli Kangas
  • Marika Huhtiniemi
  • Tomi Kanerva
  • Helene Stockmann-Juvala
  • Arto Säämänen
  • Kirsi Kukko

  • Jukka Tuomi
  • Jouni Partanen

  • Kimmo Kallonen
  • Kaarle Hämeri

Research units

  • Finnish Institute of Occupational Health
  • University of Helsinki

Abstract

Materiaalia lisäävän valmistuksen (3D-tulostus) kaasu- ja hiukkaspäästöt eri työvaiheissa –tutkimushankkeessa selvitettiin 3D-tulostusalaan liittyvää työturvallisuutta kyselytutkimuksen, kokeellisten mittausten sekä mallinnuksen avulla. Tutkimustulosten perusteella työntekijät voivat altistua hiukkasmaisille epäpuhtauksille ja kaasumaisille yhdisteille hengitysteiden kautta 3D-tulostuksen eri työvaiheissa. Eri työvaiheita ovat 3D-tulostusmateriaalin käsittely, varsinainen 3D-tulostustyö, 3D-tulostetun kappaleen jälki- ja pintakäsittely sekä huolto- ja kunnossapitotyöt. Altistumisen havaittiin riippuvan mm. työvaiheesta, käytettävästä tulostustekniikasta sekä 3D-tulostusmateriaalista.
Hankkeen mittaukset jakautuivat pientulostimien ja teollisen mittakaavan tulostimien tutkimiseen. Pientulostimia käytetään erityisesti kirjastoissa, oppilaitoksissa ja toimistotyyppisissä työympäristöissä.
3D-tulostusmateriaalin käsittelyyn liittyen todettiin, että jauhemaiset materiaalit pölyävät ja voivat aiheuttaa ihon ja hengitysteiden ärsytysoireita työntekijöille. Metallitulostamisen yhteydessä käytetään metalleja, joista osa on syöpävaarallisia. Nestemäisiä tulostusmateriaaleja käsiteltäessä on tarpeen huomioida ihon suojaus. Erityisesti epoksihartsia ja muita kovettumattomia muovikemikaaleja käsiteltäessä on kiinnitettävä syytä erityiseen varovaisuuteen
ja oikeaan suojautumiseen, sillä nämä materiaalit ovat voimakkaasti allergisoivia.
Koteloimattomia pientulostimia käytettäessä hengitysilmaan havaittiin vapautuvan nanohiukkasia. Tutkittaessa pientulostimille soveltuvia torjuntateknisiä ratkaisuja todettiin, että kotelointi, josta ilma johdetaan poiston avulla ulos työtiloista, torjuu nanohiukkaspäästöjä tehokkaasti. Teollisen mittakaavan tulostimet ovat tyypillisesti koteloituja. Teollisen mittakaavan
tulostuksen yhteydessä nanohiukkaspitoisuudet olivat tyypillisen teollisuusympäristön tasolla tai jopa sen alle. Koteloinnin todettiin vähentävän nanohiukkasten vapautumista työpaikan ilmaan teollisen mittakaavan 3D-tulostimissa. Kuitenkin johtamalla päästöt ulos kotelosta, tehostuu kotelon suojaavaa vaikutusta myös teollisen mittakaavan 3Dtulostamisen yhteydessä.
3D-tulostettujen kappaleiden jälki- ja pintakäsittelyssä havaittiin käytettävän runsaasti erilaisia kemikaaleja. Osa käytetyistä kemikaaleista, kuten epoksi-, akrylaatti- ja isosyanaattiyhdisteet, ovat haitallisia, jolloin suojautumiseen tulisi kiinnittää erityistä huomiota käytettäessä tällaisia kemikaaleja. 3D-tulostettujen kappaleiden hionnassa todettiin vapautuvan pölyä.
Altistumista kemikaaleille ja materiaalipölylle voi tapahtua myös huolto- ja kunnossapitotöiden yhteydessä.
Tulosten perusteella laadittiin sekä työpaikoille että työterveyshuoltoon suunnatut ohjeistukset, jotka julkaistiin Työterveyslaitoksen Malliratkaisu- ja Tietokortti-formaattien alla. Malliratkaisu: 3D-tulostuksen kemikaaliturvallisuus työpaikoilla ja Tietokortti: Ohjeita turvalliseen 3D-tulostamiseen ovat vapaasti saatavilla Työterveyslaitoksen internet-sivuilla (www.ttl.fi/malliratkaisut, www.ttl.fi/tietokortit).

Details

Translated title of the contributionGas and particle emissions at the different work stages of additive manufacturing (3D printing)
Original languageFinnish
PublisherUNIGRAFIA OY
Number of pages39
ISBN (Electronic)978-952-261-670-8
ISBN (Print)978-952-261-671-5
Publication statusPublished - 2016
MoE publication typeD4 Published development or research report or study

    Research areas

  • 3D printing, particle emissions, workplace safety

ID: 9812716