Amikor hazavittem az első nyomtatómat, főleg az első réteg kalibrálása és a tárgyasztal hőmérséklete foglalkoztatott. Ma több gép fut egyszerre az irodámban, és a körülöttük lévő levegőt már egészen másképp érzékelem. Mindannyian ismerjük ezt. Belép a helyiségbe, ahol nyomtatás folyik, és jellegzetes, édeskés szagot érez. Néha csak egy enyhe fuvallat, máskor nehéz levegő, amitől nagyon gyorsan csípni kezd a szem. Magas hőmérsékleten olvasztunk műanyagot, és logikus, hogy valami felszabadul közben a környezetbe. A 3D nyomtatás gőzei olyan téma, amelyet sok felhasználó figyelmen kívül hagy, egészen addig, amíg fejfájni nem kezd. A kérdés tehát egyértelmű. Tényleg csak ártalmatlan szagról van szó, vagy oda kellene figyelnünk?
Ennek a szövegnek nem célja, hogy halálra rémítsen bárkit, és arra késztesse, hogy kihajítsa a nyomtatót az ablakon. Én magam is nap mint nap nyomtatok, és nem áll szándékomban abbahagyni. De tökéletesen valós képet szeretnék adni arról, mi történik pontosan a levegővel a műhelyében vagy az irodájában. Különösen ha azt fontolgatja, hogy a nyomtatót közelebb viszi a lakótérhez, tudnia kell, milyen kockázatot jelentenek az egyes anyagok, és hogyan védekezhet ellenük. Nincs egyetemes megközelítés. Minden pontosan attól függ, mivel eteti az extrudert.
Mi szabadul fel a nyomtatóból
Amikor a filament hozzáér a forró fúvókához, olvadni kezd, és megváltozik a halmazállapota. E folyamat során nem csak hő távozik a levegőbe. A nyomtatóból valójában két, egymástól teljesen eltérő dolog távozik, amelyeket szét kell választanunk ahhoz, hogy megértsük, hogyan védekezzünk ellenük.
Először is ott vannak az illékony szerves vegyületek, amelyekre általában az angol VOC rövidítést használják. Pontosan ezeket a gázokat érzi az orrával. A VOC-k problémája kezdettől fogva végigkíséri a 3D nyomtatást. Éppen ezek a gázok felelősek azért, hogy a nyomtató mellett töltött hosszabb idő után csípni kezd a szeme, az orra vagy a torka. Érzékenyebb embereknél nagyon gyorsan fejfájást vagy hányingert okoznak.
Míg a VOC-kat érzi, és a szervezete egyértelmű jelzést ad a szellőztetésre, az ultrafinom részecskék alattomosabbak. Nem látja és nem érzi őket. Ezek az úgynevezett UFP-k, az angol ultrafine particles kifejezésből. Olyan szilárd részecskékről van szó, amelyek mérete 1-100 nanométer nagyságrendű. Hogy legyen viszonyítási alapja: ezek a nanorészecskék annyira kicsik, hogy belélegezve nem a nyálkahártyán maradnak, hanem mélyen behatolnak a tüdőhólyagocskákba. Onnan az emberi szervezet nagyon nehezen szabadul meg tőlük, sőt akár a véráramba is átjuthatnak.
Melyik anyag mennyit bocsát ki
A kibocsátás mennyisége szempontjából a legfontosabb változó a fúvóka hőmérséklete. A fizika ebben könyörtelen. Minél melegebben olvasztja az anyagot, annál több részecske és gőz keletkezik. Természetesen nem ez az egyetlen tényező, a kémiai összetétel is óriási szerepet játszik, de a hőmérséklet a fő kiváltó ok. Nézzük az egyes anyagokat.
A népszerű PLA viszonylag alacsony hőmérsékleten, 200 Celsius-fok körül nyomtatható. Ennek köszönhetően összességében kevesebb kibocsátás jut a levegőbe. A PETG hasonló helyzetben van, szintén viszonylag alacsony kibocsátású anyagnak számít, és kisebb terhelést jelent a szokásos otthoni nyomtatásnál. De a jó hírek nagyjából itt véget is érnek.
Amint áttér a műszaki műanyagokra, a helyzet drámaian megváltozik. A jól ismert ABS óriási mennyiségű részecskét és illékony anyagot juttat a környezetbe. A modernebb ASA, amelyet UV-stabil helyettesítőként használnak kültéri felhasználásra, valamivel kevesebb szilárd részecskét termel, viszont igazán masszív mennyiségű VOC-t bocsát ki. Az ABS-nek és az ASA-nak van egy közös, alapvető problémája: sztirolt bocsátanak ki. Ha ezeket az anyagokat szellőztetetlen helyiségben nyomtatja, a sztirol koncentrációja nagyon gyorsan túllépheti a beltéri terekre érvényes higiéniai határértékeket.
A nylon, vagyis a PA-ként jelölt poliamid, magas hőmérsékletet igényel a nyomtatáshoz, és óriási mennyiségű ultrafinom részecskét juttat a levegőbe. A kibocsátási táblázat élén a polikarbonát, vagyis a PC áll. Ez az anyag az abszolút legmagasabb kibocsátásúak közé tartozik. Nagyon melegen nyomtatható, a fúvókán a hőmérséklet 300 Celsius-fok körül mozog, és ennek megfelelő a felszabaduló anyagok szélsőséges mennyisége is.
Itt viszont hozzá kell tennem egy nagyon fontos árnyalatot. Sokan azt gondolják, hogy a PLA növényi forrásokból készül, ezért teljesen és tökéletesen ártalmatlan. Néhány szakmai tanulmány azonban meglepő dolgot talált. A PLA-ból felszabaduló részecskék tömegegységre vetítve akár mérgezőbbek is lehetnek, mint az ABS részecskéi. Igen, jól olvasta. A PLA megváltása az, hogy a műszaki műanyagokhoz képest töredéknyi mennyiséget juttat ezekből a részecskékből a levegőbe. Az az állítás tehát, hogy a PLA kibocsátása nulla, nagyon pontatlan egyszerűsítés. Alacsony, de nem nulla.
Melyik anyag mennyi kibocsátást termel
Relatív összehasonlítás, a magasabb oszlop nagyobb kibocsátást jelent. A fúvóka hőmérséklete a fő tényező.
Az ABS és az ASA ezen felül sztirolt is kibocsát, amely szellőztetetlen helyiségben túllépi a higiéniai határértékeket. A skála tájékoztató jellegű, az anyagok egymáshoz viszonyítására szolgál.
Mennyire árt az egészségnek
Arra a kérdésre, hogy káros-e a 3D nyomtatás az egészségre, nincs igen vagy nem válasz. Meg kell különböztetnünk a rövid és a hosszú távú hatásokat. Rövid távon a gond az illékony anyagok magas koncentrációja egy rosszul szellőztetett helyiségben. Az eredmény csípő szem, viszkető orr és torok. Saját tapasztalatból tudom, hogy ha egy hosszú ABS-nyomtatás alatt elfelejtek szellőztetni, egy órán belül biztosan megjelenik a tompa fejfájás és az enyhe hányinger. Ez a szervezet egyértelmű reakciója a levegőben lévő vegyi koktélra.
A hosszú távú terhelés összetettebb téma, és továbbra is aktív tudományos kutatás tárgya. Itt a fő gyanúsítottak az UFP ultrafinom részecskék. Ahogy említettem, mélyen leülepednek a tüdőben, és a szervezet nehezen szabadul meg tőlük. A nanorészecskék magas koncentrációjának tartós kitettsége összességében nem tesz jót sem a szív- és érrendszernek, sem a légzőrendszernek. Külön figyelmet érdemel a sztirol, amely az ABS-ből és az ASA-ból távozik. Ez messze a legjobban vizsgált anyag a mi területünkön, mert bizonyítottan izgatja a nyálkahártyát, és a megengedett határérték feletti, tartós kitettség esetén mérgező hatással van az idegrendszerre.
Segít a zárt nyomtató és a szűrő?
Amikor a felhasználók mindezt megtudják, általában gyors megoldást kezdenek keresni. Ez rendszerint egy teljesen burkolt nyomtató megvásárlása. A zárt nyomtatók, például a népszerű Bambu Lab és sok más piaci modell, gyakran gyárilag beépített aktívszén-szűrővel érkeznek. Papíron ez fantasztikusan hangzik, de a gyakorlat kicsit bonyolultabb.
Az aktív szén az adszorpció elve alapján működik. Az illékony szerves vegyületek egy részét meg tudja kötni, és a szagok elnyomására kifejezetten kiváló. Az alapvető gond az, hogy a szén egyáltalán nem fogja meg az UFP ultrafinom részecskéket. Azok teljesen észrevétlenül átjutnak rajta. A szilárd részecskék kiszűréséhez HEPA-szűrő szükséges, ez viszont sok nyomtató alapfelszereléséből hiányzik. Az aktív szén önmagában tehát csak a probléma felét oldja meg.
A másik bökkenő az élettartam. A szénszűrő a használat során fokozatosan telítődik. Nincs kimeríthetetlen kapacitása. Amint eléri a határát, megszűnik működni, és átengedi a gázokat a helyiségbe. Egyszerű és nagyon megbízható szabály érvényes itt. Amint a zárt nyomtatón kívül is tisztán érzi a nyomtatás szagát, a szén már telítődött. Ekkor már szűretlen VOC-kat lélegez be. Ezért javasolt a szűrőt körülbelül három-hat hónapnyi aktív nyomtatás után cserélni.
Arról sem szabad megfeledkeznünk, hogyan is kering a levegő a dobozon belül. A zárt nyomtatók túlnyomó többségében a levegő csak a kamrán belül, a szűrőn keresztül kering. Ez nem elszívás az épületen kívülre, és egyáltalán nem helyettesíti a helyiség szellőztetését. A nyomtatóban a zárt kamra elsősorban arra szolgál, hogy stabil hőmérsékletet tartson a nyomat körül, és így elkerülje a kellemetlen vetemedést, vagyis azt, hogy a műanyag megcsavarodjon és elváljon a tárgyasztaltól. Az egészség védelme gyakran csak mellékhatás, és nem is mindig tökéletesen megoldott.
Mit tud és mit nem tud a szénszűrő
Az aktív szénnek (zárt nyomtatókban és külső készletekben) egyértelmű fizikai korlátai vannak.
Hogyan védekezzen: szellőztetés és szűrés
Ha valóban tiszta levegőt szeretne, a saját kezébe kell vennie a dolgot. Lényegesen jobb megoldások is vannak, mint pusztán az alap szénszivacsra hagyatkozni. A 3D nyomtató valóban hatékony szellőztetése rendszerszintű megközelítést kíván.
Jelentős előrelépés egy olyan felújítókészlet beszerelése, amely 13-as vagy 14-es osztályú, minőségi HEPA-szűrőt kombinál bőséges mennyiségű aktív szénnel. Még jobb megoldás egy külső elszívás hozzáadása, amely ezeken a szűrőkön keresztül tolja ki a levegőt a nyomtatóból. Egy ilyen kombináció az összes ultrafinom részecske és illékony anyag akár 99,95 százalékát is meg tudja fogni. Független tesztekben ezek a szettek akár négyszeresére csökkentették a szennyezőanyag-koncentrációt a helyiségben. Jegyezze meg a fő szabályt. Csak a szilárd részecskékhez való HEPA-szűrő és az illékony gázokhoz való aktív szén együtt fedi le mindkettőt. A HEPA önmagában nem fogja meg a VOC-kat, a szén önmagában pedig nem állítja meg a részecskéket.
Gyakorlati ajánlások anyagonként
Az elméletet magunk mögött hagytuk, beszéljünk arról, mit jelent ez a mindennapi működésében. A gőzök csökkentésének legnagyobb és egyben legolcsóbb eszköze maga az anyagválasztás és az ahhoz tartozó alacsonyabb fúvókahőmérséklet. Ha kifejezetten nincs szüksége nagy mechanikai szilárdságra vagy hőállóságra a kész darabnál, nyomtasson olyan anyagokkal, amelyek alacsonyabb hőmérsékleten olvadnak.
Ha minőségi PLA-t választ, az egy észszerűen szellőztetett helyiségben tényleg alacsony kockázatot jelent. Nyugodtan dolgozhat a nyomtató közelében, és elég időnként kinyitni az ablakot. A PETG nagyon hasonló helyzetben van: ez az ideális kompromisszum funkcionális alkatrészekhez anélkül, hogy elszívólabort kellene építeni.
Egészen más a helyzet a műszaki filamentekkel. Az ABS, az ASA, a polikarbonát és a nylon vitathatatlanul aktív szűréssel felszerelt, zárt nyomtatóba való. Ezeknél az anyagoknál a szellőztetés abszolút kulcsfontosságú, ideális esetben az ablakon át közvetlenül kifelé történő elszívással, vagy legalább egy tartósan lakatlan helyiségbe. Az aranyszabály egyértelmű. Soha ne nyomtasson ABS-t vagy ASA-t olyan lakott, szellőztetetlen helyiségben, ahol éppen tartózkodik.
Ha otthon a lehető legmegbízhatóbb rendszert szeretné, szerezzen be zárt nyomtatót, egészítse ki erős, HEPA-t és szenet kombináló szűréssel, és tegyen a helyiségbe egy minőségi légtisztítót. És persze ne feledkezzen meg a rendszeres, tényleges szellőztetésről sem. A legfontosabb tanács a blokk végére: soha ne tegye a nyomtatót a hálószobába. Annak a helynek, ahol egész éjszaka alszik, tisztának kell maradnia.
Milyen intézkedés melyik anyaghoz
| Anyag | Kibocsátás | Mit tegyen |
|---|---|---|
| PLA / PETG | alacsony | Elég egy észszerűen szellőztetett helyiség. A szűrős zárt kamra bónusz a szagok ellen. |
| ABS / ASA | magas | Zárt kamra + aktív szűrés + szellőztetés kifelé. A sztirol miatt soha nem szellőztetett, lakott helyiségben. |
| Nylon (PA) / PC | magas | Zárt kamra + HEPA és szén + szellőztetés. Sok részecskét bocsát ki. |
A legolcsóbb védekezés az anyagválasztás. Ha nincs szüksége szilárdságra, nyomtasson PLA-val vagy PETG-vel.
Összegzés
A hobbink gőzeit nem szabad lebecsülni, de pánikba esni és eladni miattuk a felszerelést sincs miért. Csak józan ésszel kell hozzáállni a nyomtatáshoz. Valahányszor új tekercset tesz az extruderbe, gondoljon arra, milyen hőmérsékletnek fogja kitenni. A magasabb hőmérséklettel nő a felelőssége azért, amit a helyiségben belélegez. Az ablak kinyitása a minimum, amit megtehet magáért. Ha pedig hosszú nyomtatásokat tervez műszaki anyagokkal, tekintse a minőségi szűrést és elszívást a felszerelés ugyanolyan fontos részének, mint egy jó tárgyasztalt vagy egy acél fúvókát.
Gyakori kérdések
Káros a 3D nyomtatás az egészségre?
Az anyagtól és a szellőztetéstől függ. Rövid távon a gőzök fejfájást okozhatnak, és izgathatják a szemet vagy az orrot. A nanorészecskék és illékony anyagok tartós belélegzése egy szellőztetetlen helyiségben nem tesz jót az egészségnek. Helyes szellőztetéssel és anyagválasztással azonban a kockázat minimális.
Melyik filament bocsát ki kevesebb gőzt?
A PLA termeli a legkevesebb kibocsátást, mert viszonylag alacsony, 200 Celsius-fok körüli hőmérsékleten nyomtatható. A PETG is viszonylag biztonságos és alacsony kibocsátású. De náluk is keletkeznek nanorészecskék, csak kis mennyiségben.
Segít a szénszűrős zárt nyomtató?
Segít megfogni a szagokat és az illékony anyagok egy részét, de a veszélyes ultrafinom részecskéket nem fogja meg. Azok eltávolításához HEPA-szűrő szükséges. Ráadásul a szénszűrő idővel telítődik, és rendszeresen cserélni kell.
Szellőztetnem kell PLA nyomtatása közben?
Igen. Bár a PLA nagyon alacsony kockázatot jelent, továbbra is kibocsát némi részecskét és illékony anyagot. A helyiség ablakának kinyitásával végzett szokásos szellőztetés teljesen elegendő megelőzés.
Lehet a 3D nyomtató a hálószobában vagy a nappaliban?
A nyomtató semmiképpen nem való a hálószobába. Egész éjjel, alvás közben gőzöket belélegezni még PLA nyomtatásakor sem szerencsés. A nappaliban csak alacsony kibocsátású anyagokkal működtethető, feltéve, hogy rendszeresen és alaposan szellőztet.