Caratterizzazione di inquinanti particolati e gassosi emessi durante il funzionamento di una stampante 3D desktop

Ulteriori test dimostrano che le emissioni della stampante 3D sono ancora problematiche

La stampa 3D, per tutti i suoi numerosi vantaggi, comporta anche alcuni rischi, tra cui l’emissione di particelle ultrafini e inquinanti gassosi. In un documento intitolato ” Caratterizzazione di inquinanti particolati e gassosi emessi durante il funzionamento di una stampante 3D desktop “, un team di ricercatori testa otto diversi tipi di filamenti di stampanti 3D per particelle ultrafini e composti organici volatili. Tutti gli esperimenti sono stati condotti su una stampante 3D Zortrax M200, che ha un singolo estrusore, una singola piastra riscaldata e pareti laterali, ma nessuna copertura sulla parte superiore. Hanno testato ABS, ULTRAT, ASA, HIPS, PETG, GLASS (PETG miscelato con limatura in fibra di vetro), PCABS ed ESD.

I ricercatori hanno stampato in 3D un piccolo modello che è stato proposto dall’Istituto nazionale per gli standard e la tecnologia (NIST). Consiste in una base quadrata e diverse piccole strutture sulla parte superiore e su una parete laterale. La stampa 3D è stata eseguita in una camera di acciaio inossidabile con aria impostata al 50% di umidità relativa e 23ºC. Sono stati prelevati campioni di aria per determinare le concentrazioni di fondo della camera di composti organici volatili (VOC) e composti organici molto volatili (VVOC). La stampante 3D è stata caricata nella camera e i campioni sono stati prelevati nuovamente un’ora dopo il caricamento.

Una volta avviata la stampa 3D, il campionamento del filtro particellare è iniziato e continuato fino al termine della stampa. I VOC sono stati campionati una e due ore dopo l’inizio della stampa e i VVOC sono stati campionati per un’ora e mezza nel processo di stampa. Un singolo test è stato eseguito per ciascun tipo di filamento, ad eccezione dell’ABS, per il quale sono stati testati anche diversi colori dei filamenti e temperature di stampa. Ogni lavoro di stampa 3D è durato per circa quattro ore.

“I SER ad alta particolarità sono stati trovati durante la stampa con ASA (blu), ULTRAT (avorio), ESD (nero) e PCABS (avorio)”, affermano i ricercatori. “La stampa con GLASS (trasparente), HIPS (giallo) e PETG (nero) era associata a SER a particelle più basse. Le emissioni di particelle per il filamento ABS_Red sono state valutate in diverse temperature di stampa. Oltre alla temperatura di stampa predefinita di 275 ° C per ABS, abbiamo misurato l’emissione di particelle a quattro diverse temperature di 230 ° C, 240 ° C, 250 ° C e 260 ° C, rispettivamente. Le particelle SER per ABS sono diminuite con temperature di estrusione inferiori da 260 a 230 ° C. “

I VOC rilevati durante i test includevano caprolattame, 4- ter- butilfenolo, 2,4-di- ter- butilfenolo e DEP. Hanno anche rilevato diversi composti organici semi-volatili, o SVOC. Lo stirene era il principale VOC, seguito da altre sostanze tra cui la benzaldeide e l’etilbenzene. Solo pochi VVOC, tra cui acetaldeide, 2-propanolo, acrilonitrile e alcol sono stati rilevati a basse concentrazioni.

“Al meglio delle nostre conoscenze, abbiamo dimostrato per la prima volta che le particelle emesse da una stampante 3D desktop sono semi-volatili e sono composte da SVOC che sono principalmente additivi termoplastici e ciclosilossani”, concludono i ricercatori. “I nostri dati, che completano i risultati di studi precedenti, portano alla conclusione che, per quanto riguarda le emissioni di particolato e gas, la tecnologia di stampa 3D e la composizione chimica dei filamenti devono ancora essere ottimizzati”.

Come hanno sottolineato i ricercatori, altri studi hanno anche misurato le emissioni emesse dalle stampanti 3D, sebbene la maggior parte degli studi si sia concentrata su ABS e PLA piuttosto che su un’ampia varietà di materiali. Tutti gli studi puntano alla stessa conclusione: la stampa 3D è lontana dall’essere ideale quando si tratta di emissioni e devono essere adottate misure per minimizzare questi prodotti chimici e rendere la tecnologia più sicura.

Gli autori del documento includono Jianwei Gu, Michael Wensing, Erik Uhde e Tunga Salthammer.

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