Sostanze pericolose nella stampa 3D

Resta da vedere se la stampa 3D abbia inaugurato una nuova era della produzione, come previsto. Il grande clamore sembra essere finito, ma il fatto è che la produzione additiva è arrivata in molti settori e sta iniziando a cambiare il mondo del lavoro. I vantaggi per progettisti e sviluppatori sono indiscutibili. Strutture di alta precisione e geometricamente complesse, con dettagli in filigrana e persino funzioni integrate come le piste conduttive, possono essere prodotte con un'ampia varietà di materiali.

Additivo anziché sottrattivo

Quando si parla dei rischi della "produzione additiva", è importante sapere che la stampa 3D non è una tecnologia unica o strettamente definita. Il termine comprende piuttosto decine di processi produttivi, i più importanti dei quali rientrano in una delle seguenti tipologie:

• Basato su letto di polvere, ad esempio fusione selettiva a laser e a fascio di elettroni
• a base di ugelli, ad esempio saldatura laser con polvere o filo
• Estrusione di materiale, in cui vengono riscaldati, ad esempio, filamenti o granuli di plastica.
• Fotopolimerizzazione/stereolitografia, in cui sostanze sensibili alla luce vengono solidificate selettivamente mediante esposizione alla luce, ad esempio nella microfabbricazione additiva.

Tutti i processi di stampa 3D hanno in comune il fatto che il software taglia l'oggetto progettato al computer in strati e lo invia come modello di dati digitali alla stampante, che assembla il componente tridimensionale strato per strato. Poiché gli oggetti vengono creati per applicazione anziché - come nella fresatura, nella foratura, nella fresatura, nella segatura, nella piallatura e così via - per asportazione, si parla di manifattura additiva in contrasto con i processi convenzionali (per lo più sottrattivi). Inizialmente, le maggiori opportunità sono state viste nei settori automobilistico, aerospaziale e della tecnologia medica, ma nel frattempo si stanno aggiungendo sempre più aree di applicazione. Corone dentali o impianti dell'anca, gioielli di design o pezzi di ricambio non più disponibili, barriere coralline artificiali o passerelle, componenti per razzi spaziali o per sottomarini: lo spettro dei componenti stampati in 3D è ingestibile. Allo stesso tempo, gli spazi di costruzione delle stampanti diventano sempre più ampi, le velocità di stampa aumentano e i processi di stampa diventano sempre più versatili perché vengono utilizzate sempre nuove materie prime. Ciò significa che la stampa 3D non è più limitata a modelli e prototipi, ma si sta sviluppando verso la produzione di piccole serie e oltre.

I rischi dipendono dal materiale e dal processo di stampa

A prima vista, i sistemi di produzione della manifattura additiva appaiono eleganti e puliti. Rispetto ai processi classici, come la lavorazione dei metalli, una stampante 3D è silenziosa, non gocciola olio e non spruzza lubrificanti di raffreddamento. Ma un'analisi più approfondita degli aspetti legati alla sicurezza e alla salute rivela pericoli specifici per i materiali e per la tecnologia. Le stampanti 3D utilizzano principalmente plastiche, resine e metalli. Inoltre, vengono stampati molti altri materiali, dalla ceramica e dalle fibre di carbonio al cemento, al marzapane e persino alle cellule viventi. I materiali si presentano solitamente sotto forma di polveri o filamenti, più raramente come paste, lamine o pellet. La parola "polvere" fa drizzare le antenne a chi si occupa di tutela della salute; inoltre, molte delle sostanze di partenza sono considerate materiali pericolosi. Altri pericoli dipendono dalla tecnologia di stampa. A seconda del processo, ci sono fonti di radiazioni (laser, UV) o ugelli caldi, e vengono emesse anche sostanze inquinanti. Pertanto, non esiste un unico pericolo nella stampa 3D, ma è necessario esaminare attentamente in ogni caso quali materiali vengono lavorati in quale tipo di stampante e in quale modo.

Applicare misure di protezione comprovate alla stampa 3D

La buona notizia è che i rischi per la salute legati alla produzione additiva non sono del tutto nuovi e sono disponibili misure di protezione comprovate. In molti casi, queste sono già state implementate dal produttore della stampante. Per molti modelli di stampanti 3D, la protezione è ormai standard, così come il fatto che il processo di stampa avvenga in un'atmosfera inerte, cioè sotto gas inerte. Per la manipolazione della polvere, ci sono le scatole a guanti note nei laboratori, che consentono di lavorare senza contatto con la polvere, e altre soluzioni tecniche. Tuttavia, qualsiasi azienda che intenda acquistare una stampante 3D farebbe bene a pensare alle precauzioni di sicurezza necessarie per proteggere i dipendenti in una fase iniziale e in anticipo, ad esempio:

• Quali condizioni di installazione della stampante devono essere rispettate, quali requisiti si applicano, ad esempio, per la temperatura, l'umidità, il tasso di ricambio dell'aria, ecc.
• La stampante può essere collocata in una stanza separata o separata dalle postazioni di lavoro che vengono utilizzate costantemente?
• Il pavimento della sala stampanti designata è facile da pulire?
• È necessario controllare l'accesso alla postazione della stampante 3D?
• Quali sostanze pericolose solide, liquide e gassose verranno utilizzate, quali si presenteranno e sapremo proteggere le persone e l'ambiente?
• È garantita la schermatura dalle radiazioni laser o UV utilizzate?
• Come possiamo eseguire in sicurezza tutte le fasi del processo, comprese la pulizia, la manutenzione, il cambio dei filtri, ecc.
• Quali fasi della manipolazione delle polveri, come riempimento, preparazione, setacciatura, miscelazione, riciclaggio della polvere residua, ecc. possiamo o dobbiamo inertizzare?
• Di quali dispositivi di protezione hanno bisogno i lavoratori che maneggiano la polvere, come guanti, protezioni per gli occhi, maschere filtranti, eventualmente anche tute protettive monouso e respiratori a ventola?
• Come si evita il passaggio di polveri in altre aree di lavoro, ad esempio attraverso tappetini, spogliatoi, porte intermedie a chiusura automatica, ecc.
• Abbiamo bisogno di aspirapolvere industriali a prova di esplosione con separatori a umido?
• Abbiamo bisogno di estintori speciali per gli incendi di metallo?
• Se c'è il rischio di schizzi di liquidi, è possibile installare una doccia oculare nell'area di lavoro?
• Dove e come vogliamo stoccare la polvere, dove potrebbe essere posizionato un armadio di sicurezza F90, ad esempio?
• Abbiamo chiarito come vengono smaltiti correttamente i detergenti contaminati da polveri, condense di filtri, liquidi provenienti da separatori a umido, ecc.

Oltre alla valutazione individuale della situazione in loco - indipendentemente dal processo di stampa - sono importanti fonti di informazione per ogni utente:

• le istruzioni per l'uso con informazioni sui rischi residui e sulle misure di protezione
• citare le schede di sicurezza dei materiali di partenza, i rischi e le misure di protezione

Il fatto che le stampanti 3D - almeno per alcuni processi di stampa - si trovino ormai non solo nei negozi di bricolage, ma persino sui tavoli dei discount, non deve indurre a essere lassisti quando si tratta di protezione della salute. Per queste semplici stampanti 3D da tavolo, utilizzate anche da privati o nelle scuole, vale quanto segue: se utilizzate come previsto e alle temperature raccomandate per i rispettivi filamenti, si applicano in linea di principio le stesse raccomandazioni delle stampanti tradizionali in ambienti chiusi. È importante ventilare regolarmente e che i flussi d'aria di scarico non siano diretti verso il luogo di lavoro. I rischi della stampa 3D, come polveri sottili, sostanze pericolose volatili, gas o superfici calde, sono ben noti nell'ambito della sicurezza sul lavoro. Pertanto, non è necessario sviluppare nuove misure tecniche come sistemi di ventilazione o di scarico, né DPI adeguati o regole per la manipolazione di sostanze pericolose. Ciò che è decisivo è che i rischi vengano identificati in loco e che vengano applicate le misure sperimentate altrove. Ciò è particolarmente vero per le aziende che provengono dal settore classico della lavorazione dei metalli e che finora sono state esposte a rischi completamente diversi dalle polveri sottili o dai COV. In questo caso, l'educazione e la formazione dei dipendenti sono elementi cruciali per il successo della prevenzione.

Questo articolo tecnico è apparso nell'edizione stampata SAFETY-PLUS 2-2022. Volete leggere l'intero articolo di questo numero? Allora chiudete subito qui un abbonamento.