L’effetto della temperatura dell’ugello sulla velocità di emissione di particelle pericolose durante la stampa 3D FFF

RICERCATORI COREANI STUDIANO L’EFFETTO DELLA TEMPERATURA SUI TASSI DI EMISSIONE DI PARTICELLE DURANTE FFF

Un recente studio condotto da ricercatori della Seoul National University studia l’effetto della temperatura dell’ugello sulla velocità di emissione di particelle pericolose durante la stampa 3D FFF. Gli scienziati hanno testato quattro diversi filamenti di polimeri comuni e hanno misurato la concentrazione di particelle con strumenti a lettura diretta a vari intervalli di temperatura. Il lavoro mira a dimostrare che la temperatura dell’ugello è un fattore chiave per il funzionamento sicuro di un sistema FFF.

Secondo lo studio, il lavoro accademico sistematico sul tema delle emissioni di stampa 3D è limitato. Ricerche precedenti hanno già stabilito che vengono emessi alti livelli di particelle ultrafini, composti organici volatili (COV) e aldeidi o carbonili, specialmente a temperature più elevate, ma una versione quantificata delle informazioni non è così diffusa come dovrebbe essere. Se queste emissioni vengono inalate, possono penetrare nella regione polmonare del polmone e trasferirsi nel sistema cardiovascolare, inquinando il flusso sanguigno.

Inoltre, la temperatura non è l’unico fattore che influenza il livello di emissioni durante il processo di stampa. Anche il design della testina di stampa e il polimero utilizzati possono contribuire in modo determinante, pertanto gli avvisi del produttore devono essere sempre presi in considerazione quando si utilizza una stampante 3D.

Determinazione dei tassi di emissione

Il team di ricerca ha prima creato una camera chiusa – dove avrebbe avuto luogo la stampa – per misurare accuratamente le emissioni prodotte. Ogni tipo di filamento (PLA, ABS, laywood e nylon) è stato utilizzato per produrre otto singole parti cubiche semplici a varie temperature. Le temperature degli ugelli variavano da 185 ° C a 290 ° C a intervalli di 15 ° C. Ogni filamento è stato pesato prima e dopo la stampa per calcolare successivamente la velocità di emissione relativa alla massa del filamento utilizzato.

Gli scienziati hanno utilizzato un misuratore di particelle di mobilità a scansione e uno spettrometro a particelle ottiche a intervalli di un minuto per monitorare le emissioni in tempo reale a ciascuna temperatura. Ogni esperimento è stato ripetuto tre volte il numero di particelle per unità di volume, insieme alla distribuzione dimensionale delle particelle, è stato calcolato. Da questi valori i ricercatori hanno potuto determinare i tassi di emissione per ciascun materiale a ciascuna temperatura.


I ricercatori hanno scoperto che i tassi di emissione delle particelle nocive aumentavano ad ogni intervallo di temperatura per tutti e quattro i tipi di polimeri – una forte correlazione diretta. I filamenti hanno mostrato tassi di emissione di circa 10 7 – 10 9 particelle / min alle temperature più basse, ma 10 11 particelle / min alle temperature più alte. Confrontando i due, le temperature più elevate avevano tassi di emissione fino a 10.000 volte superiori alle temperature più basse. Si consiglia pertanto di utilizzare le stampanti FFF alla temperatura più bassa possibile per il materiale utilizzato.


Ulteriori dettagli dello studio sono disponibili nel documento intitolato ” Effetto della temperatura dell’ugello sulla velocità di emissione di particelle ultrafini durante la stampa 3D “. È co-autore di Haejoon Jeon, Jihoon Park, Sunju Kim, Kyungho Park e Chungsik Yoon.

In linea con i risultati dello studio, NIOSH ha recentemente pubblicato due nuovi poster riguardanti la sicurezza dei materiali di stampa 3D per l’ambiente di lavoro. Il primo poster illustra i passaggi che possono essere eseguiti per garantire il funzionamento sicuro della stampante FFF e il secondo riguarda la corretta gestione della polvere di metallo. Altrove, RadTech ha pubblicato un poster sulla gestione della salute e della sicurezza dei materiali per le resine di stampa 3D.

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