Monitoraggio VOC nelle stampanti 3D

Le stampanti 3D trovano oggi vari campi di applicazione e forme di utilizzo: nello sviluppo di prototipi, nella costruzione di componenti industriali e medicali, nella formazione tecnica, ingegneristica e scientifica .

La tecnologia di stampa FFF (Fused Filament Fabrication), il tipo di stampa 3D più diffuso tra i consumatori negli ambienti professionali ed educativi, emette una miscela complessa di composti organici volatili (VOC) e di particelle ultrafini (UFP),  che possono deteriorare la qualità dell’aria interna (cosiddetta Indoor Air Quality).

I filamenti disponibili per le stampanti 3D costituiscono una miscela di materiali termoplastici (come nylon, policarburato, polilattico..), spesso mescolata con coloranti, metalli, legno e altri additivi.
Questi materiali sono sottoposti ad un processo di riscaldamento ad una temperatura compresa tra i 180° e i 270°, che provoca emissioni di gas volatili e di particelle ultrafini nocive e inquinanti per questo il monitoraggio COV  nelle stampanti 3D è importante.

Dal momento che le stampanti 3D rimangono operative per ore in ambienti chiusi o poco arieggiati, le loro emissioni sono rilasciate e permangono nell’aria per molto tempo, diventando dannose per gli utenti e per i soggetti presenti negli spazi confinanti.

Qualificazione delle emissioni VOC nelle stampanti 3D

In un mondo in cui la tecnologia esercita un ruolo sempre più preminente, diventa allora importante assumere consapevolezza dei relativi rischi potenziali per la salute.
La qualificazione delle emissioni di una stampante 3D è fondamentale per comprendere al meglio questa tecnologia e minimizzare così l’esposizione ad emissioni pericolose non intenzionali.

Il metodo sviluppato per monitorare e quantificare le emissioni di una stampante 3D FFF operativa misura le concentrazioni di VOC nel corso del tempo. Sono stati previsti livelli di esposizione per la persona e per la stanza in due diverse situazioni interne, rispettivamente una camera da letto e un’aula, per alcuni VOC noti o sospetti di essere cancerogeni o irritanti.

Sono state identificate oltre 200 tipologie di VOC derivanti dalla stampante 3D con i cinque filamenti di materiale studiati.
Le emissioni di VOC e di particelle nell’ambiente sono state influenzate dalla temperatura dell’ugello, dalla marca della stampante e dal materiale, dal colore e dal brand del filamento.

Durante il processo di funzionamento della stampante 3D sono stati rilasciati monomeri e sottoprodotti di degradazione termica specifici dei filamenti termoplastici. In ciascun filamento termoplastico, sono stati identificati oltre 30 agenti notoriamente irritanti e cancerogeni o sospetti di esserlo.
Si è osservato che alcune sostanze chimiche hanno superato i livelli previsti e raccomandati per gli ambienti indoor.

Come minimizzare le emissioni VOC

Di conseguenza, appare evidente che l’esposizione singola degli utenti e quella complessiva dell’edificio dovrebbe essere minimizzata.
Un metodo standardizzato per testare e qualificare le emissioni delle stampanti 3D potrebbe essere quello di misurare accuratamente le emissioni con un fotoionizzatore e valutare i rischi.

I dati qualitativi e quantitativi dei test effettuati sulle varie stampanti 3D potrebbero essere confrontati tra loro, al fine di spronare i produttori ad offrire e i consumatori a scegliere stampanti 3D a basse emissioni.
Le condizioni del processo di stampa 3D, la marca della stampante, la temperatura dell’ugello e il brand, il colore e il materiale del filamento hanno influenzato le emissioni di UFP e VOC dannosi.
I livelli di entrambi questi agenti inquinanti devono essere considerati nel processo di selezione del filamento. Solo così diventa possibile minimizzare il rischio potenziale di effetti negativi sulla salute.

Ad ogni modo, va tenuto presente che l’esposizione a UFP e VOC può essere contenuta andando a ridurre la temperatura dell’ugello oppure andando ad utilizzare specifici filamenti che da sé richiedono una temperatura dell’ugello inferiore; ancora, aumentando la ventilazione attorno alla stampante e fornendo uno scarico locale.

Autore: Alessandra Galliera  Social Media Manager