技術(shù)貼!7種3D打印機的操作安全隱患分析
導(dǎo)讀:作為一種新興制造方式,3D打印在制造過程中對人們的沖擊感往往會讓使用者忽視了相關(guān)的安全隱患。然而事實上,沒有一種類型的3D打印機能夠完全保證不會出現(xiàn)操作隱患。讓我們來看看3D打印機的主要危險類別。
無論是安裝在工廠還是臥室,如果使用不慎,3D打印機都可能是危險的,危險程度因設(shè)備而異。因此,有廠家整理綜合了各種可能會出現(xiàn)的風(fēng)險,列舉了以下主要安全隱患,供大家制定安全的操作流程。
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1. 燒傷
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安全風(fēng)險:大多數(shù)3D打印機的工作溫度非常高,例如在最常見的FF 系統(tǒng)中,熱端溫度可以達(dá)到300℃,而金屬3D打印機的溫度只會更高。在沒有充分冷卻的情況下接觸熱端很大可能會有被燙傷的風(fēng)險。雖然許多FFF打印機已經(jīng)配置了高溫提醒功能,但是仍有大部分廉價機型仍然存在這一風(fēng)險。另外,除了熱端以外,熱床和打印件的溫度狀況也值得注意。
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處理方法:
將3D打印機放在孩童和無關(guān)人員不易接近的區(qū)域
處理3D打印機時請戴上手套
使用外殼或各種屏障進(jìn)行保護(hù)
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2. 夾傷或割傷
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安全風(fēng)險:3D打印機本質(zhì)上是機械設(shè)備。他們的運動系統(tǒng)包括步進(jìn)電機、履帶和滑輪。當(dāng)這些設(shè)備運行時,所有的運動都會增加使用者被3D打印機夾傷的風(fēng)險。打印機會無意識地遵循軟件給出的關(guān)于移動位置和移動速度的代碼。雖然有些機器配置了閉環(huán)系統(tǒng),能夠檢測碰撞并以適當(dāng)方式做出反應(yīng)。然而,大多數(shù)3D打印機仍然使用開環(huán)系統(tǒng)來創(chuàng)建運動方向,并且許多桌面3D打印機使用開放式龍門結(jié)構(gòu),因此在機器運行時將手指伸入非常容易被夾傷。
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另外,使用類似于FFF系統(tǒng)的3D打印機還需要使用刮刀將模型從熱床上鏟下來,這就伴隨著因用力過猛被刮刀割傷的風(fēng)險。刮刀邊緣的鋒利,和刀片上的污染物會導(dǎo)致傷口感染,因此不可掉以輕心。此外,從打印件中拆除支撐也會有被割傷的風(fēng)險。
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處理方法:
有財力的可以購買具有碰撞檢測模式的3D打印機,以及優(yōu)質(zhì)可拆卸柔性熱床
戴上防劃傷手套或其他防護(hù)裝備
使用外殼或各種屏障進(jìn)行保護(hù)
確定打印機處于安全狀態(tài)時再進(jìn)行接觸
拆除支撐結(jié)構(gòu)時減緩動作幅度,或使用水溶性材料以及盡量減少支撐結(jié)構(gòu)
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3. 火災(zāi)
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安全風(fēng)險:雖然這種狀況發(fā)生概率不大,但3D打印機著火的案例確實存在。在某些情況下,3D打印機的熱量會引起火災(zāi),但也有其他異常情況,例如易燃材料掉入開放式龍門機器中,或者固件故障不斷加熱熱端直到熔化并著火。
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現(xiàn)在市面上的許多產(chǎn)品對這些問題都有保護(hù)措施,例如在發(fā)生故障時自動關(guān)機。其中一種保護(hù)措施稱為熱失控,旨在防止打印機著火。當(dāng)打印機溫度讀數(shù)和加熱器斷開連接時,可能會達(dá)到危險溫度,成為火災(zāi)隱患。熱失控通過跟蹤熱端溫度并及時關(guān)閉打印機來防止這種情況發(fā)生。
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處理方法:
讓機器時刻處在監(jiān)控之下,安裝煙霧探測器并在附近放置滅火器
確保3D打印機啟用了熱失控保護(hù)
將3D打印機遠(yuǎn)離窗簾等易燃材料,盡量放在金屬表面上
如果沒有經(jīng)驗,盡量避免使用自組裝3D打印機套件
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4. 納米粒子或者有害煙霧
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安全風(fēng)險:納米粒子是指在操作過程中散發(fā)的極微小3D打印材料粒子。例如FFF打印機,線材在擠出過程中被加熱,這種熱量往往會將一小部分材料釋放到大氣中。這些顆粒尺寸非常小,能夠在空氣中傳播,并被吸入并滯留在人的肺部。但是這種危險程度差別很大,取決于使用熱量和材料。通常,較高熱量往往會釋放更多的納米顆粒。還有一些材料在給定的溫度下會比其他材料散發(fā)出更多的納米顆粒,例如ABS。
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同樣,因為加熱散發(fā)出來的還有揮發(fā)性有機化合物,與空氣中的水滴結(jié)合會形成有害煙霧。有報告聲明長期暴露在煙霧之下會對呼吸系統(tǒng)造成傷害。
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處理方法:
使用保護(hù)罩封閉設(shè)備,或者用空氣過濾器來清除納米顆粒
確保工作區(qū)域有良好通風(fēng)
使用相對安全的材料,例如PLA和PETG,并盡量避免在不通風(fēng)的地方使用ABS和尼龍
可以使用活性炭在吸附ABS材料散發(fā)的有害氣體,例如苯乙烯
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5. 材料毒性
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安全風(fēng)險:幾乎所有3D打印機樹脂都有一定程度的毒性,因此制造商建議在處理樹脂3D打印機及材料時使用丁腈手套。偶爾有樹脂接觸皮膚不會有太大影響,洗去即可。但是,如果長期接觸可能會對身體的免疫系統(tǒng)造成傷害。
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處理方法:
處理樹脂3D打印機和打印件時,始終戴上丁腈手套
在使用樹脂打印機以及后處理過程時,開發(fā)“干凈”的工作流程,最大程度減少接觸
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6. 爆炸
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安全風(fēng)險:理論上說,3D打印機爆炸的概率非常低,但一些3D打印材料如果處理不當(dāng)確實會引發(fā)爆炸。以工業(yè)3D打印機使用的細(xì)粉為例,活性金屬粉末就具有爆炸性。例如,鈦這種流行的3D打印金屬材料,如果粉末充分加熱就會爆炸,這種粉末處理不當(dāng)導(dǎo)致的爆炸還會引發(fā)結(jié)構(gòu)火災(zāi)。
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處理方法:
在處理金屬粉末時絕對遵循安全工作流程
使用惰性保護(hù)氣體,改變制造過程時的氣體氛圍
選用帶有保護(hù)裝置的金屬3D打印機
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7. 觸電、漏電等電器安全隱患
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安全風(fēng)險:3D打印機畢竟是電器,那么,電器安全就是一個不容忽視的問題。電源電壓或者機械靜電有時會從3D打印機溢出到整個金屬框架。前者發(fā)生的原因可能是:接地連接錯誤,電源中的濾波電容器出現(xiàn)故障,無法將電壓轉(zhuǎn)儲到地面;或者電源線丟失并與3D打印機框架接觸。另外,部分3D打印機制造商使用電源電壓床加熱器來縮短加熱時間。這縮短了加熱時間,但由于電源線周圍潛在的電線,并且電線隨著時間的推移會疲勞,從而增加了風(fēng)險。
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處理方法:
確保接地電源正常工作,或使用額外“接地”方式減少機械靜電
組裝3D打印機套件或進(jìn)行維修時,咨詢相關(guān)專家或者技術(shù)人員
將2針插頭連接到3針插頭
保持環(huán)境濕度在20%-30%之間,降低靜電
購買帶有封閉式電源(類似于筆記本電腦電源)的3D打印機,并連接到普通直流電源插座
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?以上是大多數(shù)會發(fā)生的安全問題,隨著3D打印機和相關(guān)技術(shù)的更新,還會有各種安全隱患出現(xiàn)。因此,不能因為3D打印看上去比傳統(tǒng)機械加工更安全一些就掉以輕心。在此祝愿所有喜歡3D打印技術(shù)或正在使用3D打印設(shè)備的小伙伴們都能夠避免不必要的傷害,并盡情體驗科技的樂趣!
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