Nuovo studio sulle emissioni delle stampanti 3D FFF

Uno studio sugli inquinanti particolati e gassosi emessi durante il funzionamento di una stampante 3D desktop è stato realizzato dai ricercatori Jianwei Gu, Michael Wensing, Erik Uhde e Tunga Salthammer del Fraunhofer Institute.

Lo studio "Characterization of particulate and gaseous pollutants emitted during operation of a desktop 3D printer" mette in risalto le emissioni di particelle ultrafini (Ufp) e composti organici volatili (Voc) dalla stampa 3D con otto tipi di filamenti, le percentuali di emissione di Ufp e Voc, che variano notevolmente e sono associate ai tipi di filamento, l'emissione di particelle principalmente composte da composti organici semi-volatili, l'evaporazione di particelle da 150° C.

L'emissione di particelle ultrafini (UFP) e di sostanze inquinanti gassose da stampa 3D sta infatti attirando sempre più attenzione negli ultimi anni e viene messa in relazione potenziali rischi per la salute.

Come si legge nell'abstract dello studio, le proprietà fisiche e chimiche del particolato emesso tuttavia, rimangono poco chiare.

I ricercatori hanno caratterizzato le particelle concentrandosi sulla loro composizione chimica e volatilità e misurando gli inquinanti gassosi dalla stampa 3D desktop in una camera di prova  standard.

Per lo studio stati testati otto tipi di filamenti: Abs (acrilonitrile- butadiene- stirene), Asa(stirene acrilonitrileacrilato), Hips (polistirene ad alto impatto), Pegt (glicole polietilentereftalato) e Pcabs (policarbonato e ABS), Ultrat, Glass (80% PETG + 8–12% di fibra di vetro) ed Esd (PETG  + additivi conduttivi a base di carbonio) utiizzando una stampante 3d Zortrax M200.

I test sono stati effettuati in un ambiente controllato, una camera d'acciaio di 3 metri cubi progettata appositamente e compatibile con lo standard ISO 16000-9 (2006) per determinare le emissioni di VOC.

La camera è stata ottimizzata per l'esperimento, in modo che l'aria della camera in ingresso è stata pulita e filtrata per rimuovere composti organici e particelle. L'aria della camera era impostata a 23° C e al 50% di umidità relativa. Il tasso di ricambio dell'aria è stato impostato su 1,0 h-1 o 1,5 h-1.

Sono state misurate la distribuzione delle dimensioni delle particelle, la concentrazione del numero di particelle, la loro composizione chimica e la volatilità.

Inoltre sono stati analizzati composti organici volatili e molto volatili (Voc e Vvoc) emessi durante la stampa 3D.

Le specifiche velocità di emissione (SER) per particelle comprese tra 5,6 e 560 nm variavano da 2,0 × 109 (GLASS, un filamento a base di PETG) a 1,7 × 1011 (ASA) # / min. I SER di particelle per ABS erano (4,7 ± 1,1) × 1010 # / min.

Le SER per composti organici volatili totali (TVOC) variavano da 0,2 μg / min (GLASS) a 40,5 μg / min (ULTRAT, un filamento basato su ABS).

Le particelle hanno iniziato a evaporare ampiamente da 150 ° C. a 300 ° C, solo il 25% del numero di particelle è rimasto con la modalità di distribuzione delle dimensioni raggiunta a 11 nm.

Le particelle raccolte sul filtro al quarzo erano composte principalmente da composti organici semi-volatili (SVOC) associati ai plastificanti, ai ritardanti di fiamma, agli antiossidanti dei materiali termoplastici e ai ciclosilossani che possono essere utilizzati come lubrificanti nella stampante 3D.

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