Análise de Emissões de Nanopartículas Provenientes de Impressão 3D

Abstract

Com a disseminação dos processos aditivos, devido à grande aptidão de satisfazer as necessidades da sociedade atual, cresce a preocupação dos perigos ocupacionais associados a estes. Neste estudo, pretendeu-se analisar as emissões de nanopartículas na impressão 3D em ambientes ocupacionais, utilizado a técnica Fused Deposition Modeling (FDM). Diferentes materiais foram comparados: polímeros (ABS, PLA, Nylon e POM) e compósitos de polímero sendo esses com material orgânico (PLA+Cortiça), com cerâmico (PVA+Alumina) e com metal (POM+Aço 316L). As medições foram elaboradas em ambientes fechados, mantendo sempre que possível as mesmas condições. A temperatura de impressão dos polímeros foi de 260°C para a extrusora e de 90°C para a cama aquecida; no compósito de alumina utilizou-se a temperatura ambiente e para o compósito de metal 210°C, apenas para a extrusora. Para perceber qual o efeito da temperatura nas emissões, variou-se a temperatura da extrusora (de 260°C para 230°C) e da cama (de 90°C para 60°C) para o compósito de PLA com Cortiça. Os resultados demonstram que a impressão destes filamentos conduz à libertação de poluentes. O material que revela ser um perigo para a segurança é o compósito de PLA com cortiça, seguido do ABS. Os compósitos de cerâmico e metal e o polímero PLA apresentam as emissões mais baixas de poluentes. A diminuição de temperatura da extrusora e da cama, na impressão de PLA com cortiça, leva a um decréscimo na emissão de nanopartículas. Posto isto, esta análise possui bastante importância para definir qual a perigosidade a que se está sujeito num ambiente ocupacional, dependendo dos materiais e temperaturas utilizadas, e perceber quais as medidas que devem ser implementadas para a sua redução, aquando a impressão 3D.

With the spread of the additive processes, due to the great capacity to satisfy the needs of the present society, the concern of the occupational hazards associated with them increases.In this study, it is intended to analyze the emissions of nanoparticles in 3D printing in occupational environments, using the Fused Deposition Modeling (FDM) technique. Different materials were compared: polymers (ABS, PLA, Nylon and POM) and polymer composites, being these organic material (PLA with Cork), ceramic (PVA with Alumina) and metal (POM with 316L Steel). The measurements were made indoors, maintaining the same conditions when possible. The printing temperature of the polymers was 260°C for the extruder and 90°C for the heated bed; the alumina composite was used at room temperature and for the metal composite 210°C, just for the extruder. In order to understand the effect of the temperature on these emissions, the temperature of the extruder (from 260°C to 230°C) and the bed (from 90°C to 60°C) for the composite PLA with Cork were varied.The results demonstrate that the printing of these filaments leads to the release of pollutants. The material that proves to be a safety hazard is the composite of PLA with cork, followed by ABS. Ceramic and metal composites and PLA polymer have the lowest emissions of pollutants. The decrease in temperature of the extruder and bed, in the printing of PLA with cork, leads to a decrease in the emission of nanoparticles.To sum up, this analysis is very important to define the hazards levels to humans in an occupational environment, depending on the materials and temperatures used, as well as ascertain the actions that should be implemented to reduce the danger, when printing in 3D.