Den bedste luftrenser til 3D-printerdampe og andre forurenende stoffer

3D-print rummer et utroligt potentiale for produktion. Efterhånden som teknologien modnes, og priserne falder, er det nu muligt at have 3D-printere i vores hjemmeværksteder og skoleklasser, hvilket giver flere mennesker mulighed for at dyrke 3D-printning som en hobby eller endda som en virksomhed.

Desværre kan 3D-printere også påvirke din indendørs luftkvalitet negativt på grund af de dampe og andre forurenende stoffer, de udsender. For at finde ud af, hvilken luftrenser der er bedst egnet til at udligne virkningerne af 3D-printere, vil vi undersøge de forurenende stoffer, som printere udsender, og hvilke enheder der er velegnede til at fjerne disse forurenende stoffer fra luften.

I et industrielt miljø er der ofte filtre og kraftige ventilationssystemer på plads for at opretholde en tilstrækkelig indendørs luftkvalitet, som kan måles i forhold til arbejdspladsstandarder, der er fastsat af regeringen. For hjemme- eller skolebrugere af 3D-printere er der dog intet af dette. Fordi denne teknologi er relativt ny, er der kun få regler, og ingen foretager inspektioner af dit hjemmeværksted for at sikre, at din 3D-printers emissioner opfylder OSHA-standarderne. Det betyder, at du skal sørge for, at luftkvaliteten i dit hjem forbliver sikker og sund. En måde at gøre det på er at bruge en luftrenser.

Virker luftrensere mod dampe og partikler fra 3D-printere?

3D-printere bruger en række forskellige metoder til at skabe tredimensionelle former, men de fleste kommercielt tilgængelige 3D-printere til private eller små virksomheder bruger en metode, der kaldes Molten Polymer Deposition (MPD). Denne proces kaldes også FDM (Fused Deposition Modelling). MPD-printere ekstruderer plast gennem en dyse, smelter det ved temperaturer på op til 320 °C og deponerer det i tynde lag, som bygges op til det ønskede objekt. Når plast opvarmes til så høje temperaturer, begynder deres bestanddele at blive nedbrudt og frigives til luften som meget fine forurenende stoffer og dampe. En luftrenser bør være i stand til at reducere disse typer af forurenende stoffer i luften.

Her vil vi fokusere på MPD 3D-print. De populære MakerBot-printere falder ind under denne kategori. Andre typer 3D-printere vil sandsynligvis producere andre typer forurenende stoffer, men næsten alle er baseret på pulvere, bindemidler eller smeltning af basismaterialer, så luftrensningssystemer bør overvejes, uanset hvilken type printer du bruger.

Typer af skadelige stoffer i 3D-printere

På grund af deres udbredte anvendelse er de fleste laboratorietest blevet udført med MPD 3D-printere. Disse printere producerer to typer forurenende stoffer: flygtige organiske forbindelser (VOC'er) og ultrafine partikler (UFP'er).

Plastdampe (VOC'er)

Den plast, der bruges i 3D-printere, er normalt enten akrylonitril-butadien-styren (ABS) eller polymælkesyre (PLA). Begge plasttyper udleder en række VOC'er ved så høje temperaturer, herunder styren, formaldehyd, methylmethacrylat og hydrogencyanid. Der kan også produceres kulilte. Den rigtige luftrensningsteknologi skal tage højde for VOC'er, og det er ikke alle, der gør det. Konventionelle luftfiltre som HEPA-filtre eller ionisatorer er kun designet til partikler og ikke gasser og er derfor ineffektive over for den skadelige blanding af VOC'er, der frigives under 3D-printprocessen.

ABS-plast er potentielt mere skadeligt, da det smelter ved en højere temperatur end PLA, og et højere smeltepunkt har tendens til at medføre frigivelse af flere giftige forbindelser (Stephens et al., 2013). Vi ved, at dampe fra smeltende plast er giftige for rotter, mus og andre pattedyr (Schaper, Thompson & Detwiler-Okabayashi, 1994). Desuden indeholder mange basismaterialer til 3D-printere tilsætningsstoffer for at give dem farve, fleksibilitet, elektrisk ledningsevne eller andre egenskaber. Disse tilsætningsstoffer kan frigive endnu mere giftige flygtige organiske forbindelser (VOC'er) til luften, når de opvarmes.

Plast og ultrafine partikler

Et andet problemområde er ultrafine partikler (UFP), som produceres, når plast opvarmes til så høje temperaturer. Ligesom VOC'er er disse partikler biprodukter fra de smeltede råmaterialer. Partiklerne kan være mindre end 0,1 mikrometer i diameter og er lette at indånde. Man ved ikke meget om de langsigtede virkninger af at indånde UFP fra 3D-printere, men det er sikkert, at ophobning af UFP ikke er godt for dig. På grund af deres ekstremt lille størrelse kræver eksisterende luftfiltre specialiseret teknologi for at kunne håndtere disse forurenende stoffer. Konventionelle luftfiltre kan normalt håndtere partikler af en vis størrelse (de lover normalt at være mest effektive på partikler, der er 0,3 mikrometer brede), men UFP'er er normalt mindre.

Disse to typer forurening gør 3D-printere til et særligt vanskeligt problem for luftrensere, som skal kunne håndtere to forskellige forureninger: VOC'er og UFP'er.

Hvilken type luftrenser er bedst egnet til at bekæmpe forurening fra 3D-printere?

Hver luftrensningsteknologi har sine egne styrker og svagheder, og ikke alle luftrensere kan håndtere både partikelforurening og flygtige organiske forbindelser.

HEPA - HEPA-filtre er designet efter en bestemt standard til at fjerne 99,97 procent af partikler på 0,3 mikrometer. Da UFP'er fra 3D-printere kan være så små som 0,1 mikrometer, kan et HEPA-filter ikke fjerne dem alle fra luften. Men disse små partikler har en tendens til at klæbe til hinanden eller til andre partikler i luften, hvilket gør dem større. Undersøgelser har vist, at når selve printeren blev placeret i et kabinet med et HEPA-filter, blev koncentrationen af UFP'er i rummet reduceret med 98 procent. Et HEPA-filter kan derfor hjælpe med at reducere mængden af UFP'er i rummet, selv om det ikke kan fjerne dem alle. HEPA-filtre fjerner dog ikke flygtige organiske forbindelser eller lugt fra brændt plast.

Kulfilter - Kulfiltre bruger aktivt kul til at fjerne flygtige organiske forbindelser (VOC'er) fra luften. Kulstoffet indeholder mange steder, hvor VOC-molekyler kan blive fanget, ligesom en lås, der passer ind i et nøglehul. Denne proces, kendt som "adsorption", kan effektivt fjerne både flygtige organiske forbindelser og lugte fra luften. Problemet med luftrensere med kulstof er, at de gradvist mister deres effektivitet, efterhånden som kulstoffet "fyldes op" med VOC-molekyler. På et tidspunkt holder filteret ikke kun op med at virke, men begynder også at frigive de samme giftige forbindelser tilbage i luften. Derfor skal de udskiftes ofte. Derudover kan kulfiltre ikke filtrere visse forbindelser som kulilte og andre typer gasser. Da de flygtige organiske forbindelser, der udledes af 3D-printere, er relateret til smeltning af plastik, er husholdningskulfiltre måske ikke så effektive til at fjerne disse stoffer. Endelig opfanger kulfiltre ikke forurenende partikler, herunder UFP'er.

Ozongenerator - Ozongeneratorer har ikke kun begrænset effektivitet til at fjerne gasser, de producerer også skadelig ozon. Det giver også giftige biprodukter, og fordi plasten i printeren er varm, indeholder luften allerede kemikalier. Desuden fjerner ozongeneratorer ikke partikler, så potentielt farlige UFP'er påvirkes ikke. På grund af disse faktorer fraråder EPA brugen af ozongeneratorer indendørs.

Ionisator - En ionisator oplader de partikler, der strømmer gennem den, elektrisk, hvilket får dem til at klumpe sig sammen og adskille sig fra luften. Denne proces producerer imidlertid ozon, hvilket betyder, at de har de samme ulemper som ozongeneratorer. Ionisatorer er heller ikke effektive over for VOC'er, så de fjerner ikke de giftige biprodukter fra smeltet plast fra 3D-printere. Nogle luftrensere har en særlig "ioniseringsdel", der supplerer enhedens hovedteknologi.

PCO - PCO-luftrensere hævder, at de kan fjerne flygtige organiske forbindelser fra luften ved hjælp af fotokemiske reaktioner. Men biprodukterne fra disse reaktioner er uforudsigelige og kan være giftige. Desuden udsender PCO-luftrensere en del ozon og er ikke effektive mod partikelforurening.

Vores anbefalinger for skadelige stoffer i 3D-print

En hybrid af kulstof- og HEPA-filtrering - Hvis din personlige situation eller dit budget tillader det, kan du overveje en hybridenhed med et tilstrækkeligt antal kulstof- og HEPA-filtre, da det kan hjælpe med at bekæmpe partikler og VOC'er, der skabes af 3D-printerforbindelser. Mens organiske partikler ikke ødelægges, fanger HEPA-filtre stadig forurenende stoffer. Bemærk, at kulstoflaget skal være tungt nok (f.eks. over 5 pund) til at absorbere VOC'er i tilstrækkelig grad (tynde lag mættes hurtigt).

Andre måder at forbedre luftkvaliteten på, når du bruger en 3D-printer

Det vigtigste skridt, når man bruger en 3D-printer, er at sørge for tilstrækkelig ventilation. Da en 3D-printproces kan tage timer eller endda dage, vil det sandsynligvis kræve mere end et åbent vindue. En passende udsugningsventilator, der blæser ud i det fri, vil trække flygtige organiske forbindelser (VOC) og partikler ud af huset, så luften bliver renere.

Efterhånden som de potentielle farer ved brug af 3D-printere bliver bedre forstået, udvikles der nye plasttyper og basismaterialer, som producerer lavere niveauer af VOC'er og UFP'er. At vælge basismaterialer med lave emissioner kan også forbedre luftkvaliteten indendørs.

At bruge 3D-printeren i et kabinet med et HEPA-filter er en gennemprøvet metode til at gøre den mere sikker. Men meget få 3D-printere sælges i øjeblikket med kabinetter. Hvis du tilføjer et HEPA-kabinet til dit værksted, er det en god måde at undgå mange af de luftkvalitetsproblemer, der forårsages af 3D-printere.

Efterhånden som 3D-printteknologien bliver mere tilgængelig og økonomisk overkommelig, vokser vores forståelse af dens indvirkning på indendørs luftkvalitet og vores helbred også. Hvis du har en 3D-printer i dit hjem eller på din arbejdsplads, er det derfor vigtigt at træffe en informeret beslutning, når du vælger en luftrenser for at opretholde et sikkert indeklima.