Sécurité dans l’impression 3D SLS

Dans cet article, nous abordons les questions de sécurité liées à l’impression 3D en technologie SLS, notamment en ce qui concerne la dispersion des poussières (pollination) et la nocivité des vapeurs.
Qu’est-ce qui rend ce procédé sûr ? Découvrons-le.

Sécurité de l’impression SLS – principes de base

Sinterit est un pionnier de l’impression 3D SLS au format compact. Avec près de 10 ans d’expérience dans la conception, la fabrication, l’amélioration et la commercialisation de milliers d’imprimantes SLS, nous avons accumulé une vaste base de données sur les aspects de sécurité. Animés par une passion pour la science et la recherche, nous avons décidé de collaborer avec un laboratoire externe chargé d’évaluer la sécurité des utilisateurs de systèmes SLS.

Les poudres utilisées dans le frittage sélectif par laser (SLS) présentent une granulométrie extrêmement fine, ressemblant davantage à de la poussière qu’à de la poudre classique. Durant l’impression, cette poudre est fondue par un laser. Nous avons donc décidé de tester à la fois la dispersion des particules dans l’air et les vapeurs dégagées lors du processus.

Pour cela, nous avons mandaté trois laboratoires externes indépendants pour effectuer des tests rigoureux.

Tests de dispersion des particules (pollination)

L’impression 3D SLS est un procédé composé de plusieurs phases successives.

Elle commence par le remplissage de l’imprimante avec la poudre. Une fois l’impression terminée, il faut extraire la pièce imprimée et la nettoyer afin d’enlever l’excès de poudre. Enfin, la dernière étape consiste à nettoyer l’imprimante ainsi que les équipements utilisés pour le post-traitement, comme la PHS (Powder Handling Station) dans le cas des systèmes Sinterit.

Phases de l’impression 3D SLS :

1. Remplissage de l’imprimante avec la poudre
2. Post-traitement des pièces imprimées
3. Nettoyage de l’imprimante et des autres équipements

Nous avons réalisé des tests dans des pièces dédiées afin que les résultats ne soient pas influencés par des facteurs externes. Pour les rendre aussi proches que possible des conditions dans lesquelles la plupart des utilisateurs utilisent les imprimantes, nous avons décidé de les effectuer dans une pièce équipée uniquement d’une faible ventilation gravitationnelle. La salle de test était isolée des autres locaux.

Les résultats de la recherche se sont révélés très intéressants. Deux des trois phases étaient totalement sûres, ce qui signifie qu’aucune trace de dispersion de poussière n’a été observée pendant le remplissage de l’imprimante (phase 1) ni lors de son nettoyage (phase 3). Cela a été une découverte particulièrement importante, car certains de nos clients demandaient si verser la poudre directement dans l’imprimante était aussi sûr que, par exemple, utiliser des cartouches pré-remplies de poudre. La réponse est oui.

Il en allait de même lors du nettoyage des équipements, bien qu’il soit important d’utiliser un aspirateur avec une certification ATEX.

La phase qui a présenté une pollution accrue était uniquement la deuxième – le post-traitement des impressions. La version précédente de la PHS répondait aux normes dans la plupart des pays, à l’exception de deux d’entre eux ayant une réglementation particulièrement stricte. L’ajout d’un capot en plexiglas permet à la MultiPHS de se conformer même aux directives de sécurité les plus rigoureuses. Selon les normes relatives aux poussières, le port d’un masque n’est pas nécessaire pour la majorité des poudres.

Bien entendu, pour minimiser tout contact, vous pouvez toujours suivre la recommandation d’utiliser un masque FFP2. Il est également conseillé d’utiliser des gants et des lunettes de protection – ces équipements sont recommandés à tous nos clients. La seule poudre du portefeuille Sinterit nécessitant un niveau de protection plus élevé, incluant masque, gants, lunettes et combinaison de protection, est la PA11 CF. Cela est standard pour les poudres contenant des fibres de carbone.

Certificat de sécurité ATEX

ATEX, dérivé de l’expression française ATmosphères EXplosibles, fait référence aux environnements potentiellement explosifs. La norme de sécurité actuelle est la directive européenne ATEX 2014/34/UE, en vigueur depuis 2016. Cette directive s’applique à tous les dispositifs présentant un risque d’explosion.

La certification ATEX couvre différentes classes. Dans le cas des dispositifs SLS comme ceux du pack Sinterit Performance (incluant Lisa X, MultiPHS, Sandblaster SLS et l’aspirateur ATEX), la classe concernée s’applique aux machines générant de la poussière en suspension dans l’air sans risque d’inflammation, c’est-à-dire qui ne produisent ni étincelles ni flammes nues. Le processus de certification est rigoureux, incluant une série de tests destinés à évaluer le potentiel d’inflammation spontanée du nuage de poussière selon sa densité ou sa durée de suspension.

Notre pack Sinterit Performance a obtenu la certification ATEX à l’issue d’un processus méticuleux mené par un tiers indépendant. Celui-ci a réalisé un examen complet de la conception du produit et de sa documentation, émis des recommandations sur les éventuelles modifications nécessaires, puis délivré le certificat après mise en conformité.

Tests de vapeurs

Après consultation avec un laboratoire d’essai externe, deux tests ont été effectués : chromatographie et thermogravimétrie. Nous avons soumis trois poudres SLS différentes à l’analyse :

• PA12 Industrial
• PA11 Onyx
• Flexa Performance

Deux laboratoires certifiés et indépendants ont mené des tests pour vérifier si les vapeurs de composés chimiques sont nocives. La pièce test faisait 25 m². Nous avons mené les tests dans des conditions extrêmes, en portant la poudre à 300°C (alors que la fenêtre de traitement habituelle des matériaux est de 120–190°C).

Après identification des substances émises et détermination de leurs concentrations par un calcul simple, nous sommes parvenus à la conclusion que le processus est sûr si la ventilation est maintenue à 50 m³/h (à titre de comparaison, un simple ventilateur de salle de bains génère entre 100 et 300 m³/h).

Dans de nombreux cas, cela signifie qu’une ventilation gravitationnelle efficace est suffisante.

En résumé

Poussière de poudre dans l’air – conclusions

Selon nos recherches, le processus d’impression SLS est en lui-même sûr, et le port d’un masque n’est requis que dans les pays appliquant les normes les plus strictes, notamment lors du nettoyage des pièces imprimées dans la PHS, pour répondre aux exigences de sécurité les plus élevées.

Vapeurs pendant l’impression – conclusions

Le traitement thermique de la poudre est sans danger et ne nécessite que la mise en place d’une ventilation adéquate. D’après nos tests, un débit de 50 m³/h est suffisant pour une pièce de 25 m², ce qui correspond à une ventilation gravitationnelle ou mécanique efficace.