China memproduksi jutaan printer 3D tingkat konsumen setiap tahun dan menjualnya ke seluruh dunia, yang sebagian besar digunakan oleh pengguna di rumah atau kantor mereka.Pertanyaannya, bagaimana keamanan pencetakan 3D?
Ketika udara dipenuhi dengan bau plastik yang meleleh, justru pada saat inilah printer 3D bekerja keras. Tetapi Anda mungkin telah melihat berita bahwa pencetakan 3D beracun di media tahun lalu, dan Anda pasti khawatir: "Seberapa berbahayakah gas-gas yang dipancarkan oleh printer 3D ini bagi tubuh manusia? Jika Anda meletakkan printer 3D di kamar tidur dan membiarkannya berjalan semalaman, akan berbahaya bagi tubuh manusia. Apakah berbahaya bagi tubuh? Apakah akan mempengaruhi kesehatan karyawan jika printer 3D diletakkan di kantor?
Terdiri dari apakah gas-gas ini? Apakah akan menyebabkan kanker?
Penelitian telah menunjukkan bahwa semua printer 3D (artikel ini terutama menganalisis printer 3D FDM/FFF, dan light-curing dan teknologi lainnya akan ditindaklanjuti di tahap selanjutnya) akan menghasilkan emisi saat mencetak, beberapa di antaranya tidak berbahaya tetapi memiliki bau, yang disebabkan oleh pemanasan material Diproduksi kemudian, yang lain mungkin berbahaya bagi kesehatan. Untuk menilai apakah emisi ini aman, berikan perhatian khusus pada tingkat partikel (PM) dan senyawa organik volatil (VOC) yang dipancarkan oleh printer.
Inhalable Particulate Matter (PM): Biasanya, partikulat yang terhirup oleh manusia akan menumpuk di paru-paru. Jika kadar partikulat terlalu tinggi, akan menyebabkan penyakit pernapasan, seperti asma. Selain printer 3D, partikel ini juga muncul dalam kehidupan sehari-hari, seperti knalpot mobil, kebakaran hutan, dll. PM2.5 juga merupakan indeks polusi yang sering kita perhatikan dalam kehidupan sehari-hari.
Senyawa Organik Volatile (VOC): VOC seperti formaldehida sering menjadi perhatian khusus saat merenovasi atau membeli mobil. Tahun lalu, seperti yang dilaporkan berita terkait, beberapa VOC dari printer 3D bersifat karsinogenik, tetapi toksisitas emisi ini belum sepenuhnya dipelajari, dan penyelidikan masih berlangsung.
Meskipun penyelidikan rinci masih berlangsung, besarnya bahaya bagi manusia dari emisi FDM tergantung pada lingkungan operasi dan waktu paparan. Sebuah studi tahun 2021 menemukan bahwa paparan manusia terhadap emisi selama satu jam atau kurang tidak memiliki efek kesehatan. Tetapi mereka yang bekerja lebih dari 40 jam seminggu di sekitar printer berisiko mengalami masalah pernapasan. Wilayah skala abu-abu antara 1 jam dan 40 jam masih perlu diverifikasi lebih lanjut dengan eksperimen.
Sementara data dan kesimpulan tentang anak-anak juga sedang dipelajari, kita perlu lebih memperhatikan apa yang terjadi di sekolah, terutama di laboratorium inovasi pencetakan 3D di sekolah. Sebuah studi oleh US Environmental Protection Agency (EPA) pada emisi printer 3D menunjukkan bahwa anak-anak mungkin sangat rentan terhadap emisi printer 3D. Studi tersebut menemukan bahwa anak-anak antara usia 9 dan 18 tahun memiliki luas permukaan paru-paru yang lebih besar yang ditutupi oleh partikel setelah menghirup partikel yang dipancarkan oleh pencetakan 3D dibandingkan dengan orang dewasa. EPA percaya bahwa ini mungkin terkait dengan keingintahuan anak-anak yang lebih besar dan preferensi untuk kontak dekat dengan kepala cetak dan bahwa saluran pernapasan anak-anak masih dalam tahap perkembangan dan rentan terhadap infeksi.
Cara mengurangi kemungkinan risiko kesehatan saat menggunakan printer 3D
Gunakan bahan rendah emisi (seperti PLA) dan pilih kabel asli atau merek
Pertama, faktor terbesar yang mempengaruhi emisi FDM adalah bahan habis pakai. Menurut beberapa penelitian yang dilakukan oleh Badan Perlindungan Lingkungan AS (EPA) dan departemen lain, jenis bahan habis pakai memiliki dampak penting pada emisi, tergantung pada bahan baku yang digunakan oleh produsen dan proses sintesis perantara - bahan habis pakai yang berbeda mengandung ketangguhan yang berbeda. , pewarna, dan aditif lainnya, yang dipengaruhi oleh lelehan panas secara berbeda. Badan Pengawas Obat dan Makanan AS (FDA) baru-baru ini juga menyatakan, "Seiring dengan penerapan teknologi pencetakan 3D yang semakin luas, perlu untuk menyelidiki dampak bahan tambahan yang dapat dikonsumsi terhadap kesehatan manusia. Di masa depan, FDA akan terus menyelidiki aditif lain dan karakteristik terkait dari senyawa organik yang mudah menguap dan partikel, dan standar yang relevan telah dikeluarkan."
Sebagian besar penelitian FDA saat ini berfokus pada tiga bahan habis pakai yang paling umum—ABS, PLA, dan nilon, dengan ABS umumnya diklasifikasikan sebagai bahan dengan emisi tinggi. Ketika ABS digunakan, sejumlah besar PM dan VOC akan dihasilkan di awal, dan kemudian emisi akan stabil selama proses pencetakan. Seperti disebutkan di atas, karena VOC yang dipancarkan akan cepat bergabung dengan partikel dan menjadi satu, emisi utama berikutnya yang terus menerus dihasilkan pada dasarnya adalah partikel. Bahan PLA dan nilon mengeluarkan emisi lebih sedikit daripada ABS saat digunakan. Bahan-bahan ini juga menghasilkan sejumlah besar partikulat saat pertama kali digunakan, tetapi tidak memancarkan terus menerus. Jadi umumnya kami menyebut bahan ini bahan emisi rendah.
Pada saat yang sama, mereka juga memperhatikan bahwa emisi PLA akan dipengaruhi oleh merek bahan habis pakai. Kualitas bahan habis pakai dari berbagai merek tidak merata, dan emisi beberapa PLA bahkan mendekati emisi ABS. Rodney Weber, seorang peneliti di Institut Teknologi Georgia, menemukan hal ini setelah melakukan eksperimen tentang emisi yang dapat dikonsumsi pada tahun 2017, dan dia mendesak pengguna untuk berhati-hati dalam membeli bahan habis pakai yang murah dan tidak berlisensi. Dia berkata, "Kami menemukan bahwa pencetakan dengan filamen yang lebih murah menghasilkan konsentrasi aerosol yang lebih tinggi daripada menggunakan filamen yang dibuat atau direkomendasikan oleh merek asli atau terkenal. Meskipun PLA dibuat dari bahan yang dapat terurai secara hayati seperti tepung jagung, kami dan Asosiasi Aerosol telah menemukan bahwa beberapa PLA memancarkan partikel dan senyawa yang bahkan lebih beracun daripada ABS. Tetapi karena PLA hanya menghasilkan zat berbahaya ini pada awal pencetakan, seiring waktu, bahan habis pakai ABS memancarkan Toksisitas bahan secara bertahap akan melebihi toksisitas emisi bahan habis pakai PLA .
Optimalisasi pengaturan: nosel yang lebih halus, suhu nosel yang lebih rendah, dan pilih efek terbaik
Kedua, parameter perangkat keras bervariasi dari pabrikan ke pabrikan, dan parameter ini dapat memengaruhi emisi. Terutama ketika menggunakan filamen PLA dan filamen nilon, pengaruh merek dan parameter printer lebih jelas. Beberapa pengaturan juga memiliki dampak besar pada tingkat emisi PM dan VOC.
Universitas Teknologi Brno melakukan penelitian di mana para peneliti membandingkan efek pengaturan printer pada bahan ABS, PLA, PET, dan TPU. Hasilnya menunjukkan bahwa ketika kami memilih pengaturan cetak yang optimal, kami dapat memastikan pencetakan yang sukses sambil meminimalkan emisi; pada saat yang sama, ketika suhu nosel diatur lebih rendah, material akan menghasilkan lebih sedikit emisi. Oleh karena itu, dari sudut pandang kesehatan pernapasan, para peneliti merekomendasikan agar pengguna printer menyetel suhu nosel serendah mungkin, bahkan lebih rendah dari yang direkomendasikan pabrikan. Studi ini juga menemukan bahwa ukuran nosel memiliki pengaruh yang signifikan pada laju pelepasan dan konsentrasi partikel. Untuk bahan ABS, PET, dan PLA, mereka menemukan bahwa penggunaan nozzle {{0}}.4mm menghasilkan PM paling sedikit. Pengecualian adalah TPU, yang meningkatkan ukuran nosel menjadi 0,6 mm dengan emisi yang lebih sedikit.
Temuan juga menunjukkan bahwa aliran material atau kecepatan pencetakan hampir tidak mempengaruhi emisi. Oleh karena itu, pengaturan extruder adalah faktor paling kritis yang mempengaruhi emisi. Studi lain menggunakan tes ABS dan PLA menemukan bahwa platform cetak yang dipanaskan tidak meningkatkan emisi, tetapi membantu meningkatkan ukuran partikel, membuatnya lebih mudah untuk mengurangi jumlah partikel.
Hampir semua peneliti menunjukkan bahwa ventilasi yang tepat adalah kunci untuk meningkatkan kualitas udara dalam ruangan. Pengguna harus meletakkan printer di lokasi yang berventilasi baik, dan memasang kipas di lubang pembuangan, untuk mencapai efek terbaik. Semua sistem ventilasi harus dilengkapi dengan sistem penyaringan udara yang sesuai untuk digunakan. Filter udara efisiensi tinggi (HEPA) direkomendasikan, yang menghilangkan hingga 99,95 persen partikulat. Untuk mengurangi emisi VOC, filter karbon aktif adalah solusi terbaik.
Untuk printer terbuka, tambahkan perangkat pendukung lainnya
Sebaiknya tutup printer 3D Anda dengan penutup berventilasi kecil dengan filter udara. Penelitian telah menunjukkan bahwa menempatkan printer 3D desktop dalam wadah dengan ventilasi yang disaring dapat mengurangi tingkat emisi partikel hingga 97 persen. Namun, perlu dicatat bahwa saat membeli, Anda harus memeriksa apakah cangkang yang dibeli memiliki sistem HEPA karena banyak cangkang printer 3D di pasaran hanya digunakan untuk mempertahankan panas dan tidak memiliki efek emisi.
Pembersih udara menggunakan kipas untuk menarik udara masuk dan menghilangkan berbagai polutan melalui berbagai metode filtrasi dan desinfeksi. Mereka bisa sangat membantu dalam meningkatkan kualitas udara di area kerja printer 3D, tetapi yang terbaik adalah menggunakan pembersih udara dengan HEPA dan filter karbon aktif. Berhati-hatilah saat berbelanja filter udara, karena filter yang dirancang untuk debu dan partisi mungkin tidak sepenuhnya menghilangkan partikulat atau VOC yang dipancarkan oleh printer 3D. Ingatlah untuk mengganti filter pada mesin secara teratur.
Penutup printer untuk filter HEPA
Pasang monitor kualitas udara di dalam ruangan
Monitor kualitas udara dapat membantu pengguna memantau tingkat bahan kimia yang berpotensi berbahaya di area kerja secara real time. Namun, penelitian telah sampai pada kesimpulan yang beragam tentang apakah produk monitor kelas konsumen cukup sensitif untuk mendeteksi partikel kecil yang dipancarkan selama proses pencetakan 3D. Satu studi menunjukkan bahwa sebagian besar bahan partikulat padat yang dipancarkan dari bahan habis pakai berukuran antara 0.05 dan 0.2 mikron. Sebagian besar monitor kualitas udara rumah hanya dapat mendeteksi partikel berukuran antara 1 dan 2,5 mikron (didefinisikan sebagai PM1-PM2.5). Namun, ada beberapa monitor yang dapat mendeteksi partikel di bawah 0.1 mikron (didefinisikan sebagai PM0.1).
Beberapa penelitian menunjukkan bahwa monitor kualitas udara belum tentu dapat diandalkan, bahkan di lokasi penelitian tingkat lanjut. Tetapi jika monitor Anda menunjukkan bahwa tingkat PM sudah di atas 35 mikrogram per meter kubik, inilah saatnya untuk mulai mencari cara untuk membersihkan emisi area kerja Anda.
RingkasanDengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, semakin banyak ruang kelas, universitas, dan perusahaan akan menggunakan printer 3D karena mereka dapat memainkan peran besar dalam pendidikan dan penelitian ilmiah. Meskipun data saat ini masih belum cukup untuk mendukung penetapan standar industri, namun kita tetap perlu memberikan perhatian khusus terhadap potensi bahaya, mencegah masalah sebelum terjadi, mengurangi kemungkinan bahaya kerja, dan melindungi anak-anak dari insiden serupa dengan melamin di masa lalu.