Den beste luftrenseren for 3D-skriverdamp og andre forurensende stoffer

3D-printing har et utrolig potensial for produksjon. Etter hvert som teknologien modnes og prisene synker, er det nå mulig å ha 3D-printere hjemme i verkstedene og i klasserommene på skolene, noe som gjør det mulig for flere å drive med 3D-printing som hobby eller til og med som næringsvirksomhet.

Dessverre kan 3D-skrivere også ha en negativ innvirkning på luftkvaliteten innendørs på grunn av dampene og andre forurensende stoffer de avgir. For å finne ut hvilken luftrenser som er best egnet til å motvirke effekten av 3D-skrivere, analyserer vi hvilke forurensende stoffer som skriverne avgir, og hvilke apparater som er best egnet til å fjerne disse stoffene fra luften.

I et industrielt miljø finnes det ofte filtre og kraftige ventilasjonssystemer for å opprettholde tilstrekkelig inneluftkvalitet, noe som kan måles opp mot arbeidsplassstandarder fastsatt av myndighetene. For hjemmebrukere eller skolebrukere av 3D-skrivere finnes det imidlertid ikke noe av dette. Fordi denne teknologien er relativt ny, finnes det få forskrifter, og ingen inspiserer hjemmeverkstedet ditt for å sikre at utslippene fra 3D-skriveren oppfyller OSHA-standardene. Dette betyr at du må sørge for at luftkvaliteten i hjemmet ditt forblir trygg og sunn. En måte å gjøre dette på er å bruke en luftrenser.

Virker luftrensere mot damp og partikler fra 3D-printere?

3D-skrivere bruker en rekke ulike metoder for å skape tredimensjonale former, men de fleste kommersielt tilgjengelige 3D-skrivere for privatpersoner eller små bedrifter bruker en metode som kalles Molten Polymer Deposition (MPD). Denne prosessen kalles også FDM (Fused Deposition Modelling). MPD-skrivere ekstruderer plast gjennom en dyse, smelter den ved temperaturer på opptil 320 °C og avsetter den i tynne lag som bygges opp for å danne det ønskede objektet. Når plast varmes opp til så høye temperaturer, begynner komponentene i plasten å brytes ned og slippes ut i luften som svært fine forurensninger og damper. En luftrenser skal kunne redusere denne typen forurensninger i luften.

Vi vil fokusere på MPD 3D-utskrift her. De populære MakerBot-skriverne faller inn i denne kategorien. Andre typer 3D-skrivere vil sannsynligvis produsere andre typer forurensende stoffer, men nesten alle er basert på pulver, bindemidler eller smelting av grunnmaterialer, så luftrensingssystemer bør vurderes uavhengig av hvilken type skriver du bruker.

Typer skadelige stoffer i 3D-skrivere

På grunn av den utbredte bruken av dem har de fleste laboratorietestene blitt utført med MPD 3D-skrivere. Disse skriverne produserer to typer forurensende stoffer: flyktige organiske forbindelser (VOC) og ultrafine partikler (UFP).

Damp fra plast (VOC)

Plasten som brukes i 3D-skrivere, er vanligvis enten akrylonitrilbutadienstyren (ABS) eller polymelkesyre (PLA). Begge plasttypene avgir en rekke VOC-er ved så høye temperaturer, blant annet styren, formaldehyd, metylmetakrylat og hydrogencyanid. Det kan også dannes karbonmonoksid. Den rette luftrensingsteknologien må ta hensyn til VOC, og det er det ikke alle som gjør. Konvensjonelle luftfiltre, som HEPA-filtre eller ionisatorer, er kun utviklet for partikler og ikke gasser, og er derfor ineffektive mot den skadelige blandingen av VOC-er som frigjøres under 3D-printingprosessen.

ABS-plast er potensielt mer skadelig ettersom den smelter ved en høyere temperatur enn PLA, og et høyere smeltepunkt har en tendens til å føre til frigjøring av flere giftige forbindelser (Stephens et al., 2013). Vi vet at damp fra smeltende plast er giftig for rotter, mus og andre pattedyr (Schaper, Thompson & Detwiler-Okabayashi, 1994). I tillegg inneholder mange grunnmaterialer for 3D-printere tilsetningsstoffer for å gi dem farge, fleksibilitet, elektrisk ledningsevne eller andre egenskaper. Disse tilsetningsstoffene kan frigjøre enda mer giftige flyktige organiske forbindelser (VOC) i luften når de varmes opp.

Plast og ultrafine partikler

Et annet problemområde er ultrafine partikler (UFP), som oppstår når plast varmes opp til så høye temperaturer. I likhet med VOC er disse partiklene biprodukter fra de smeltede råmaterialene. Partiklene kan være mindre enn 0,1 mikrometer i diameter og er lette å puste inn. Man vet lite om langtidseffektene av å puste inn UFP fra 3D-printere, men det som er sikkert, er at opphopning av UFP ikke er bra for deg. På grunn av den ekstremt lille størrelsen krever eksisterende luftfiltre spesialisert teknologi for å håndtere disse forurensningene. Konvensjonelle luftfiltre kan vanligvis håndtere partikler av en viss størrelse (de lover vanligvis å være mest effektive på partikler som er 0,3 mikrometer brede), men UFP er vanligvis mindre.

Disse to typene forurensninger gjør 3D-skrivere til et spesielt vanskelig problem for luftrensere, som må kunne håndtere to forskjellige forurensninger: VOC-er og UFP-er.

Hvilken type luftrenser er best egnet til å bekjempe forurensning fra 3D-printere?

Hver luftrensingsteknologi har sine egne styrker og svakheter, og ikke alle luftrensere kan håndtere både partikkelforurensning og flyktige organiske forbindelser.

HEPA - HEPA-filtre er utformet i henhold til en spesifikk standard for å fjerne 99,97 prosent av partikler som er så små som 0,3 mikrometer. Siden UFP-er fra 3D-skrivere kan være så små som 0,1 mikrometer, kan ikke et HEPA-filter fjerne dem alle fra luften. Disse små partiklene har imidlertid en tendens til å feste seg til hverandre eller til andre partikler i luften, noe som gjør dem større. Studier har vist at når selve skriveren ble plassert i et skap med HEPA-filter, ble konsentrasjonen av UFP-er i rommet redusert med 98 prosent. Et HEPA-filter kan derfor bidra til å redusere mengden UFP-er i rommet, selv om det ikke kan fjerne alle. HEPA-filter fjerner imidlertid ikke flyktige organiske forbindelser eller lukt fra brent plast.

Kullfilter - Karbonfiltre bruker aktivt karbon til å fjerne flyktige organiske forbindelser (VOC) fra luften. Karbonet inneholder mange steder der VOC-molekyler kan bli fanget, som en lås som passer inn i et nøkkelhull. Denne prosessen, som kalles "adsorpsjon", kan effektivt fjerne både flyktige organiske forbindelser og lukt fra luften. Problemet med luftrensere med karbonfilter er at de gradvis mister sin effektivitet etter hvert som karbonet "fylles opp" med VOC-molekyler. På et eller annet tidspunkt slutter filteret ikke bare å virke, men begynner også å slippe de samme giftige forbindelsene ut i luften igjen. Derfor må de skiftes ut ofte. I tillegg kan ikke karbonfiltre filtrere bort visse forbindelser som karbonmonoksid og andre typer gasser. Siden de flyktige organiske forbindelsene som slippes ut fra 3D-skrivere, er relatert til smelting av plast, er det ikke sikkert at karbonfiltre til husholdningsbruk er like effektive til å fjerne disse stoffene. Til slutt fanger ikke karbonfiltre opp forurensende partikler, inkludert UFP-er.

Ozongenerator - Ozongeneratorer har ikke bare begrenset effektivitet når det gjelder å fjerne gasser, de produserer også skadelig ozon. Dette gir også giftige biprodukter, og siden plasten i skriveren er varm, inneholder luften allerede kjemikalier. I tillegg fjerner ikke ozongeneratorer partikler, slik at potensielt farlige UFP-er ikke påvirkes. På grunn av disse faktorene fraråder EPA bruk av ozongeneratorer innendørs.

Ionisator - En ionisator lader partiklene som strømmer gjennom den elektrisk, slik at de klumper seg sammen og skilles fra luften. Denne prosessen produserer imidlertid ozon, noe som betyr at de har de samme ulempene som ozongeneratorer. Ionisatorer er heller ikke effektive mot VOC-er, så de fjerner ikke de giftige biproduktene fra smeltet plast fra 3D-skrivere. Noen luftrensere har en spesiell "ioniseringsdel" som utfyller apparatets hovedteknologi.

PCO - PCO-luftrensere hevder at de kan fjerne flyktige organiske forbindelser fra luften ved hjelp av fotokjemiske reaksjoner. Biproduktene av disse reaksjonene er imidlertid uforutsigbare og kan være giftige. I tillegg avgir PCO-luftrensere noe ozon og er ikke effektive mot partikkelformige forurensninger.

Våre anbefalinger for skadelige stoffer i 3D-printing

En hybrid av karbon- og HEPA-filtrering - Alternativt, hvis din personlige situasjon eller budsjett tillater det, kan det være lurt å vurdere en hybridenhet med et tilstrekkelig antall karbon- og HEPA-filtre, da dette kan bidra til å bekjempe partikler og VOC-er som dannes av 3D-skriverforbindelser. Mens organiske partikler ikke ødelegges, fanger HEPA-filtre fortsatt opp forurensende stoffer. Vær oppmerksom på at karbonlaget bør være tungt nok (f.eks. over 1,5 kg) til å absorbere VOC i tilstrekkelig grad (tynne lag mettes raskt).

Andre måter å forbedre luftkvaliteten på når du bruker en 3D-skriver

Det viktigste trinnet når du bruker en 3D-skriver, er å sørge for tilstrekkelig ventilasjon. Siden en 3D-utskriftsprosess kan ta timer eller til og med dager, vil dette sannsynligvis kreve mer enn et åpent vindu. En egnet avtrekksvifte som suger ut til det fri, vil trekke flyktige organiske forbindelser (VOC) og partikler ut av huset og gi renere luft.

Etter hvert som man blir bedre kjent med de potensielle farene ved bruk av 3D-skrivere, utvikles det nye plastmaterialer og grunnmaterialer som gir lavere nivåer av VOC og UFP. Ved å velge basematerialer med lave utslipp kan man også forbedre luftkvaliteten innendørs.

Å bruke 3D-skriveren i et kabinett med HEPA-filter er en velprøvd metode for å gjøre den tryggere. Det er imidlertid svært få 3D-skrivere som selges med kabinett. Ved å montere et HEPA-skap i verkstedet kan du unngå mange av de luftkvalitetsproblemene som 3D-skrivere forårsaker.

Etter hvert som 3D-utskriftsteknologien blir mer tilgjengelig og rimeligere, øker også vår forståelse av dens innvirkning på inneluftkvaliteten og helsen vår. Hvis du har en 3D-skriver hjemme eller på arbeidsplassen, er det derfor viktig å ta en informert beslutning når du skal velge luftrenser for å opprettholde et trygt innemiljø.