Is 3D-printen veilig? Expertgids om giftige emissies te vermijden

Wanneer we een 3D-printer kopen, denken we aan de voordelen die het ons kan bieden: onze eigen onderdelen maken, verzamelfiguurtjes printen, reserveonderdelen voor een kapot mechanisme, en zo weiter. We denken niet aan het feit dat een machine die plastic smelt in ons huis onze gezondheid op ernstige wijze kan beïnvloeden.

Vandaag de dag vind je 3D-printers in scholen, huizen en werkplaatsen, en ze hoeven niet te voldoen aan specifieke veiligheidsmaatregelen met betrekking tot de emissies die ze veroorzaken. Veel mensen, inclusief kinderen, kunnen blootgesteld worden aan hoge concentraties kleine deeltjes of giftige rookgassen.

Hoewel ABS en HIPS hogere toxiciteitsgraden vertonen en meestal hogere doses Bisfenol A bevatten dan andere filaments, moeten veiligheidsmaatregelen worden geïmplementeerd ongeacht het gebruikte thermoplast. Het 3D-printproces zelf vrijgiftige rookgassen en deeltjes in de lucht, wat het erg belangrijk maakt om de ruimte regelmatig te ventileren en niet voortdurend in dezelfde ruimte als een werkende 3D-printer te verblijven.

Hoofdzorgen over de impact van 3D-printen op de gezondheid

Hoewel FDM-printers al meer dan een decennium bij ons zijn, beweren veel mensen dat 3D-printen schadelijk kan zijn omdat het giftige deeltjes emiteert die diep in je longen vastzitten. Langdurige blootstelling aan deze deeltjes wordt door onderzoekers geëvalueerd om het gevaarlevel te bepalen waaraan we blootgesteld zijn tijdens het printen, zowel op korte als lange termijn.

Tijdens de eerste maanden van de COVID-19-uitbraak groeide de verkoop van 3D-printers stabiel, deels dankzij de inzet van deze technologie om gezichtsbescherming of respirators te fabriceren die toen schaars waren.

Veel mensen gingen ervan uit één 3D-printer te hebben naar meerdere printers in één kamer, wat de emissie van giftige gassen en deeltjes in een gesloten ruimte gevaarlijk verhoogt. Sociale maatregelen zoals quarantaines of uitgangssperren maakten dat mensen meer tijd binnen doorbrachten, wat hun blootstelling aan die emissies verder verhoogde.

Volgens diverse studies worden nanopartikels genaamd UFP (ultrafijne deeltjes), veel kleiner dan tabaksrook, vrijgemaakt tijdens 3D-printen. Deze deeltjes dringen via de luchtwegen binnen en nestelen zich in de diepste gebieden van de longen, waar ze longontsteking kunnen veroorzaken.

Op dit punt moet worden benadrukt dat niet alle thermoplasten die in 3D-printen gebruikt worden, dezelfde toxiciteitsgraad hebben. Filaments bestaan uit polymeren met verschillende eigenschappen, die afbreken in stoffen die meer of minder schadelijk kunnen zijn.

Ik heb de toxiciteitsgraad en impact op onze gezondheid van elk van de populairste thermoplasten die in 3D-printen gebruikt worden, onderzocht, dus laten we ze kort bespreken!

ABS

ABS (acrylonitril-butadieen-styreen) is een hard plastic dat breed in de kunststofindustrie wordt gebruikt vanwege de lage kost en uitstekende eigenschappen. Omdat het samengesteld is uit acrylonitril, een hoog giftig product, moet het gebruik plaatsvinden onder strikte emissiecontrole-omstandigheden.

Daarnaast emiteert het bifenol A, een potentieel kankerverwekkende stof die in sommige landen verboden is. Helaas vereist het gebruik in desktop 3D-printen een omgeving met weinig ventilatie, omdat luchtstromen het gebruik bemoeilijken of warping- en krakingsproblemen kunnen veroorzaken. Dit maakt ABS een van de gevaarlijkste materialen om mee te printen.

Je moet ook uitzoeken of jouw ABS-merken BPA (Bisfenol A) bevatten, wat ernstige effecten op onze gezondheid kan hebben.

Vermijd het regelmatig printen met ABS terwijl je in dezelfde kamer bent, aangezien de lange-termijneffecten ernstig kunnen zijn.

PLA

PLA is momenteel het meest gebruikte materiaal in 3D-printen, voornamelijk vanwege de gebruiksgemak. Omdat het afkomstig is van maïs en biologisch afbreekbaar is (onder specifieke omstandigheden), beschouwen veel mensen het als veilig.

Toch kunnen de kleurstoffen en additieven die fabrikanten gebruiken het gevaarlijk maken. Het emiteert ook hoge niveaus van UFP (ultrafijne deeltjes). Het wordt ten zeerste aanbevolen de lucht in de kamer na elke print te ververcen om de UFP-concentratie te verlagen.

Nylon

Nylon-filaments hebben grote duurzaamheid en thermische weerstand, daarom worden ze vaak gebruikt voor het printen van mechanische onderdelen. Ze emitteren ook hoge hoeveelheden styreen, een koolwaterstof verbonden met een verhoogd risico op kanker en andere ziekten.

Daarnaast kan Nylon deeltjes caprolactam vrijgeven, een irriterende stof bekend om ernstige schade aan het ademhalingssysteem te veroorzaken. Omdat het hogere temperaturen nodig heeft dan de meeste 3D-printmaterialen, emiteert het enorme hoeveelheden UFP.

PETG

PETG bestaat uit PET-plastic waaraan glycol is toegevoegd. De chemische stabiliteit is erg hoog, dus het emiteert geen onprettige geuren of giftige rookgassen.

Het wordt gebruikt bij de productie van drinkverpakkingen. Onthoud echter dat UFP ook vrijkomt bij het printen met PETG. Onthoud dat het ontbreken van een onprettige geur niet betekent dat de stof niet giftig is, zoals veel mensen denken.

HIPS

Dit materiaal, vaak gebruikt als supportmateriaal in multi-extruder 3D-printers, emiteert, net als ABS, een verbinding genaamd styreen. Deze verbinding wordt gecategoriseerd als kankerverwekkend door het Internationale Agency for Cancer Research. In combinatie met ABS kan een dual-extruder printer hoge niveaus giftige rookgassen in zeer korte tijd emitteren. Een goed ventilatiesysteem is strikt vereist.

Net als bij ABS, moet je altijd controleren of je HIPS-spoelen BPA bevatten. We hebben het er eerder over gehad en gezegd dat het ernstige effecten op onze gezondheid kan hebben. Vanwege het belang van dit onderwerp zullen we er een volledige sectie aan wijden.

Zijn 3D-printrookgassen giftig?

Niet alle filaments die in 3D-printen gebruikt worden, emitteren giftige gassen. Bijvoorbeeld, PLA kan gebruikt worden in omgevingen waar mensen lange periodes werken. Anderen, zoals ABS, moeten gebruikt worden in omgevingen waar de concentratie giftige rookgassen de maximaal toegestane waarden niet overschrijdt.

Blootstelling aan deze rookgassen veroorzaakt irritatie aan de ogen en luchtwegen, evenals misselijkheid en hoofdpijn. De emissie van deze gassen kan worden verminderd door een deeltjefiltersysteem met geactiveerd koolstof te installeren, of door de ventilatie in de ruimte of werkplaats te vergroten.

Veel filamentfabrikanten leveren hun klanten een veiligheidsinformatieblad over het gebruik van hun filaments. Het wordt ten zeerste aanbevolen om deze details op de website van de fabrikant te controleren voordat je een nieuw merk of materiaal gebruikt. Zelfs verschillende kleuren van hetzelfde materiaal en fabrikant kunnen verschillende emissieniveaus hebben door de chemische samenstelling van de pigmenten.

Hoe ernstig is de blootstelling aan rookgassen en deeltjes op de lange termijn?

Omdat FDM-technologie relatief nieuw is, zijn conclusieve gegevens over de lange-termijneffecten nog niet beschikbaar. Artikelen zijn gepubliceerd en hun conclusie wijst erop dat desktop 3D-printers enorme hoeveelheden nanopartikels emitteren, met een grootte tussen 40 en 300 nm. Deze grootte is klein genoeg om zelfs de binnenste sectoren van het ademhalingssysteem te penetreren, wat ernstige irritatie en ontsteking veroorzaakt.

Vanwege de toxiciteit van sommige uitgezonden gassen, bestaat een echt risico op het ontwikkelen van chronische longziektes zoals astma, COPD of zelfs kanker. Vooral kwetsbare personen moeten werken met 3D-printers met aanvullende veiligheidsmaatregelen, zoals gasmaskers met geschikte filters.

Andere factoren die de waarden van uitgezonden nanopartikels wijzigen, zijn het merk en type filament, de kleur, de printtemperatuur, het gebruik van een verwarmd bed, etc. In het algemeen wordt aanbevolen de printtemperaturen zo laag mogelijk in te stellen, voor zover de veiligheid dat toelaat.

Is het veilig om binnen te printen?

Zelfs als filaments zoals PLA of PETG worden gebruikt, wiens emissies minder schadelijk zouden zijn, moeten de omgevingen waarin 3D-printers worden gebruikt, adequaat geventileerd zijn, of een deeltjefiltersysteem moet geïnstalleerd worden om te waarborgen dat de concentratie de verdraagbare niveaus niet overschrijdt.

Een andere passende maatregel is de kamer te verlaten tijdens de printtijd en de lucht aan het einde van de klus te ververcen.

Wat is BPA en hoe riskant is het?

BPA (bisfenol A) is een synthetische verbinding die aan veel producten wordt toegevoegd, zoals voedselverpakkingen, CD's en DVD's, sportartikelen, of zelfs babyflesjes. Het wordt breed gebruikt in de kunststofindustrie, zo veel dat een studie onthulde dat 90% van de Amerikaanse bevolking sporen van deze verbinding in hun lichaam heeft.

Er zijn veel rapporten gepubliceerd over de gevaarlijkheid van deze stof en de resultaten zijn vaak contradictorisch. De meest alarmerende rapporten wijzen op een direct verband tussen BPA-blootstelling en het risico op diabetes, vruchtbaarheidsproblemen, kanker en obesitas. Bovendien kan BPA de neurale ontwikkeling van kinderen en jongeren beïnvloeden.

In landen zoals Frankrijk is het gebruik van BPA verboden door de gezondheidsinstanties. De internationale wetenschappelijke gemeenschap heeft nog geen consensus bereikt over de risico's van het innemen of inademen van BPA.

Is het veilig om binnen te printen?

Zelfs als filaments zoals PLA of PETG worden gebruikt, moeten de omgevingen waarin 3D-printers draaien, adequaat geventileerd zijn, of een deeltjefiltersysteem moet geïnstalleerd worden om te waarborgen dat de concentratie de verdraagbare niveaus niet overschrijdt. Een andere passende maatregel is de kamer te verlaten tijdens de printtijd en de lucht aan het einde van de klus te ververcen.

Bevatten 3D-printfilaments BPA?

Sommige 3D-printfilaments bevatten hoge doses BPA, zoals ABS en HIPS. Tijdens de printtijd worden minuscule bisfenoldeeltjes in de lucht vrijgemaakt. De inademing van deze deeltjes en hun potentiële toxiciteit zijn nog niet voldoende bestudeerd, daarom wordt het gebruik van aanvullende veiligheidsmaatregelen aanbevolen bij het gebruik van deze materialen.

Hoewel je voorzorgsmaatregelen moet treffen met alle soorten thermoplasten, bevatten alleen ABS en HIPS BPA in hoge doses.

Een van de redenen dat PETG zo populair is bij voedselgerelateerde hulpmiddelen, is dat het ook BPA-vrij is. Dit betekent niet noodzakelijk dat je met dit thermoplast kunt printen en het in je keuken kunt toepassen, aangezien het 3D-printproces zelf ook problemen met zich meebrengt die misschien niet voedselvriendelijk zijn.

Is 3D-printen voedselveilig?

Sommige materialen die in 3D-printen gebruikt worden, kunnen "voedselveilig" worden genoemd vanwege hun grote chemische stabiliteit, zoals bij PETG of PLA, als de additieven die tijdens het productieproces worden toegevoegd, niet in aanmerking worden genomen.

Agglomererende stoffen of kunstmatige kleuren kunnen in bepaalde concentraties giftig zijn, dus elk filament moet dieper bestudeerd worden. Bij gebrek aan informatie hierover kan geen materiaal "voedselveilig" genoemd worden totdat de relevante studies zijn uitgevoerd.

Daarnaast kunnen sommige onderdelen in het extrudersysteem van een 3D-printer kleine metalendeeltjes vrijgeven die in het geprinte object terechtkomen, wat de samenstelling wijzigt.

Een ander factor is de stabiliteit van de polymeren blootgesteld aan hoge temperaturen. Filaments die als veilig worden beschouwd, kunnen schadelijke stoffen vrijgeven bij thermische afbraak. Hierdoor wordt afgeraden om dranken te consumeren die bewaard waren in 3D-geprinte containers.

Aan de andere kant bestaat FDM 3D-printen uit lagen plastic van een bepaalde dikte, die kleine gaten en imperfecties kunnen hebben. In deze holtes kunnen voedsel en vocht zich ophopen op plekken waar het object niet goed schoongemaakt kan worden, wat een ideale omgeving creëert voor bacteriën. Als 3D-geprinte objecten in contact komen met voedsel of dranken, mogen ze onder geen beding hergebruikt worden.

Een alternatief dat dit probleem kan oplossen is een na-verwerking die kraken elimineert en de ruimtes tussen lagen in het object vult, met een hars die goedgekeurd is voor voedselgebruik, maar er zijn nog geen studies uitgevoerd om het gebruik van deze technologie of methoden in voedsel goed te keuren.

Als je dieper in dit onderwerp wilt duiken, kun je mijn artikel over de veiligheid van filaments voor het printen van koekjesvormpjes bekijken. Hoewel het specifiek over deze hulpmiddelen gaat, kan de informatie hier veilig geëxtrapoleerd worden naar andere toepassingen.

Je hebt misschien gemerkt dat we tot nu toe alleen over FDM-printers hebben gesproken. Om onze SLA-communityleden niet uit te sluiten, gaan we de meest relevante overwegingen door die je in gedachten moet houden bij het gebruik van deze technologie!

Is 3D-printen met SLA giftig?

SLA-technologie verschilt sterk van FDM. Stereolithografie gebruikt vloeibare hars als verbruiksmateriaal, die wordt uitgehard (gecure) door een laser. Het proces bereikt een veel hogere dimensionele nauwkeurigheid dan conventionele 3D-printers, weshalb het gebruikt wordt voor gedetailleerdere onderdelen of objecten met een zeer kleine afmeting die niet door FDM gemaakt kunnen worden.

Het nadeel van het gebruik van deze technologie is de hoge toxiciteit van de hars in de vloeibare toestand en tijdens het uitharden tijdens het printen. Bij contact met de huid produceert het soms een direct irritatiereactie. Sommige merken deze reactie pas na enkele dagen. Als het contact langdurig is, kan de huid allergieën ontwikkelen of de gevoeligheid van het lichaam voor de hars of UV-licht verhogen.

Er zijn gevallen gemeld van mensen die jarenlang met hars werkten zonder bescherming. Nu kunnen ze er niet meer in contact komen, want zelfs de geur van de hars geeft ze hoofdpijn.

Aangezien 3D-printharsen veel giftiger zijn dan filaments voor FDM-printers, moet hun gebruik plaatsvinden in gecontroleerde omgevingen waar aanvullende veiligheidsmaatregelen zijn vastgelegd. Latex handschoenen en oogbescherming moeten altijd gedragen worden bij het hanteren van vloeibare hars.

Is SLA voedselveilig?

Eenmaal uitgehard, wordt de hars hard en relatief stabiel. Met dagelijks gebruik interageert een met hars geprint stuk met chemische verbindingen in voedsel en kan giftige stoffen vrijgeven. Daarom kan een optimaal veiligheidsniveau bij het gebruik van dit materiaal op objecten die in contact komen met voedsel, niet gegarandeerd worden.

Er zijn harsen voor biomedisch gebruik, die geclassificeerd zijn als "biocompatibel", maar deze certificering wordt gegeven voor heel specifieke toepassingen in geneeskunde en tandheelkunde. Hun gebruik wordt niet aanbevolen in toepassingen anders dan de oorspronkelijke waarvoor ze ontwikkeld zijn.

Een manier om SLA 3D-printen in de voedselindustrie te gebruiken, is het maken van negatieve malen voor vacuümvormen. Met deze malen kun je goedgekeurde kunststoffen voor voedselgebruik thermovormen. Op deze manier komt het voedsel niet in contact met de harsmal, maar met de veilige plasticen.

3D-printen staat nog steeds onder analyse, en lange-termijnconclusies over de gezondheidsimpact moeten nog worden gemaakt. Zolang we niet voldoende informatie hebben, is het beter om veilig te spelen en schade te voorkomen door de veiligheidsmaatregelen te verhogen.

Bekijk onze aanbevolen producten sectie

We hebben een aanbevolen productensectie gemaakt die je in staat stelt de gokken te elimineren en de tijd die je besteedt aan het onderzoeken van welke printer, filament of upgrades je moet kopen te verminderen, aangezien we weten dat dit een entmutigende taak kan zijn die meestal tot veel verwarring leidt.

We hebben slechts een handjevol 3D-printers geselecteerd die we goed achten voor beginners, gevorderden en zelfs experts, wat de keuze makkelijker maakt. De filaments en upgrades die vermeld staan, zijn allemaal door ons getest en zorgvuldig geselecteerd, zodat je weet dat welke je ook kiest, zal werken zoals bedoeld.