Sicherheit beim SLS-3D-Druck

In diesem Artikel erklären wir dir die Sicherheitsaspekte beim SLS-3D-Druck, vor allem die Staubbildung und die Gefährlichkeit der Dämpfe. Was macht den Prozess sicher? Das zeigen wir dir.

Die Sicherheit des SLS-3D-Drucks – Voraussetzungen

Sinterit ist ein Pionier im Bereich des kompakten SLS-3D-Drucks. In fast 10 Jahren, in denen wir Tausende von SLS-3D-Druckern entwickelt, produziert, verbessert und verkauft haben, haben wir viele Daten zum Thema Sicherheit gesammelt. Wir lieben Wissenschaft und das Sammeln von Wissen. Deshalb haben wir mit einem externen Labor zusammengearbeitet, das die Sicherheit von Anwendern von 3D-Druckern mit SLS-Technologie untersuchen sollte.

Das beim selektiven Lasersintern (SLS) verwendete Pulver hat eine sehr geringe Körnung. Auf den ersten Blick ähnelt es eher dem Staub. Während des SLS-3D-Druckprozesses schmilzt es. Wir haben beschlossen, sowohl die Staubentwicklung als auch die Dämpfe zu testen. Dazu haben wir drei externe Labore ausgewählt, die die Tests durchführen.

Staubentwicklungstests

Der SLS-3D-Druck ist ein Prozess, der mehrere Phasen umfasst. Zuerst wird der SLS-3D-Drucker mit dem Pulver befüllt. Nach dem Drucken musst du den Ausdruck herausnehmen und reinigen. Die letzte Phase ist die Reinigung des Druckers und anderer Geräte, die für die Nachbearbeitung verwendet werden, was bei Sinterit die PHS (Powder Handling Station) ist.

Phasen des SLS-3D-Drucks:

1. Befüllen des Druckers mit Pulver
2. Nachbearbeitung der Printouts
3. Reinigen des Druckers und anderer Geräte

Wir haben die Tests in speziellen Räumen durchgeführt, damit die Ergebnisse nicht durch äußere Faktoren beeinflusst werden. Um die Bedingungen so nah wie möglich an die zu bringen, unter denen die meisten Leute die Drucker benutzen, haben wir uns entschieden, sie in einem Raum zu testen, der nur mit einer schwachen Belüftung ausgestattet war. Der Testraum war von anderen Räumen isoliert.

Die Forschungsergebnisse waren echt interessant. Zwei von drei Phasen waren komplett sicher, was bedeutet, dass es keine Anzeichen von Kontamination beim Befüllen des Druckers (Phase 1) und beim Reinigen (Phase 3) gab. Das war besonders wichtig, weil einige unserer Kunden gefragt haben, ob das Einfüllen des Pulvers in den Drucker genauso sicher ist wie die Verwendung von beispielsweise mit Pulver gefüllten Kartuschen. Ja, das ist es.

Das Gleiche war der Fall, als wir die Geräte gereinigt haben, wobei es wichtig ist, einen Staubsauger mit ATEX-Zertifizierung zu verwenden.

Die Phase, in der eine erhöhte Verschmutzung auftrat, war ausschließlich die zweite – die Nachbearbeitung der Printouts. Die vorherige Ausführung des PHS erfüllte die Norm in den meisten Ländern, mit Ausnahme von zwei Ländern mit besonders strengen Vorschriften. Durch die Integration einer Plexiglasabdeckung erfüllt der MultiPHS nun auch die strengsten Sicherheitsrichtlinien. Gemäß den Staubnormen ist die Verwendung einer Maske für die meisten Pulver nicht erforderlich.

Um den Kontakt zu minimieren, kannst du natürlich immer die Empfehlung befolgen, eine FFP2-Maske zu tragen. Es ist auch ratsam, Handschuhe und Schutzbrillen zu verwenden – diese Schutzmaßnahmen werden allen unseren Kunden empfohlen. Das einzige Pulver im Sinterit-Portfolio, das ein höheres Schutzniveau erfordert, einschließlich Masken, Handschuhe, Schutzbrillen und Schutzanzug, ist PA11 CF. Dies ist Standard für Pulver mit Kohlefaserzusätzen.

ATEX-Sicherheitszertifikat

ATEX, abgeleitet vom französischen Begriff ATmosphères EXplosibles, bezieht sich auf explosionsgefährdete Bereiche. Die aktuelle Sicherheitsnorm ist die EU-Richtlinie ATEX 2014/34/EU, die seit 2016 in Kraft ist. Diese Richtlinie gilt für alle Geräte, die eine Explosionsgefahr darstellen.

Die ATEX-Zertifizierung umfasst verschiedene Klassen.

Bei SLS-Geräten wie denen aus dem Sinterit Performance-Set (einschließlich Lisa X, MultiPHS, Sandblaster SLS und ATEX Vacuum) gilt die relevante Klasse für Maschinen, die Staub in der Luft erzeugen, ohne dass eine Zündgefahr besteht, d. h. sie erzeugen keine Funken oder offene Flammen. Der Zertifizierungsprozess ist gründlich und umfasst eine Reihe von Tests, um das Potenzial für eine spontane Entzündung der Staubwolke anhand ihrer Dichte oder Langlebigkeit zu bewerten.

Unser Sinterit Performance-Set hat die ATEX-Zertifizierung durch einen sorgfältigen Prozess von einer unabhängigen Stelle bekommen. Dabei wurden die Produktkonstruktion und die Dokumentation umfassend geprüft, Empfehlungen für notwendige Änderungen gegeben und nach erfolgreicher Umsetzung das Zertifikat ausgestellt.

Dampftests

Nach Rücksprache mit einem externen Prüflabor wurden zwei Tests durchgeführt – Chromatographie und Thermogravimetrie. Wir haben drei verschiedene SLS-Pulver zum Testen eingereicht:

• PA12 Industrial
• PA11 Onyx
• Flexa Performance

Zwei externe, zertifizierte Labore haben Tests durchgeführt, um zu prüfen, ob die Dämpfe der chemischen Verbindungen schädlich sind. Der Modell-Testraum war 25 m² groß. Wir haben Tests unter extremen Bedingungen durchgeführt, bei denen wir das Pulver auf 300 Grad geschmolzen haben (der Verarbeitungsbereich unserer Materialien liegt bei 120-190 Grad).

Nachdem wir die emittierten Substanzen identifiziert und ihre Konzentrationen anhand einer einfachen Berechnung ermittelt hatten, kamen wir zu dem Schluss, dass der Prozess sicher ist, wenn die Belüftung bei 50 m³/h aufrechterhalten wird (als Referenz: Ein einfacher Badventilator liefert 100 bis 300 m³ pro Stunde).

In vielen Fällen bedeutet dies eine gute und effiziente Schwerkraftbelüftung.

Zusammenfassung

Pulverstaub in der Luft – Ergebnisse

Nach unseren Untersuchungen ist der Prozess selbst sicher, und nur in Ländern mit den strengsten Standards ist beim Reinigen des Drucks auf PHS eine Maske erforderlich, um die höchsten Standards zu erfüllen.

Dämpfe während des Druckens – Ergebnisse

Die Verarbeitung des Pulvers selbst ist sicher und erfordert lediglich eine ausreichende Belüftung. Nach unseren Untersuchungen reicht für einen Raum von 25 m² eine Luftdurchsatzrate von 50 m³ pro Stunde aus, was einfach eine effiziente Schwerkraft- oder mechanische Belüftung bedeutet.