De beste luchtreiniger voor 3D-printerdampen en andere vervuilende stoffen

3D-printen heeft ongelooflijke mogelijkheden voor productie. Nu de technologie volwassener wordt en de prijzen dalen, is het mogelijk om 3D-printers in onze thuiswerkplaatsen en klaslokalen te hebben, waardoor meer mensen 3D-printen als hobby of zelfs als bedrijf kunnen nastreven.

Helaas kunnen 3D printers ook een negatieve invloed hebben op de luchtkwaliteit binnenshuis door de dampen en andere vervuilende stoffen die ze uitstoten. Om erachter te komen welke luchtreiniger het meest geschikt is om de effecten van 3D printers te compenseren, onderzoeken we de vervuilende stoffen die printers uitstoten en welke apparaten het meest geschikt zijn om deze vervuilende stoffen uit de lucht te verwijderen.

In een industriële omgeving zijn er vaak filters en krachtige ventilatiesystemen om de luchtkwaliteit binnenshuis op peil te houden. Voor gebruikers van 3D printers thuis of op school is dit echter niet het geval. Omdat deze technologie relatief nieuw is, zijn er weinig regels en is er niemand die uw thuiswerkplaats inspecteert om ervoor te zorgen dat de uitstoot van uw 3D printer voldoet aan de OSHA-normen. Dit betekent dat u ervoor moet zorgen dat de luchtkwaliteit in uw huis veilig en gezond blijft. Een manier om dit te doen is het gebruik van een luchtreiniger.

Werken luchtreinigers tegen dampen en deeltjes van 3D printers?

3D printers gebruiken verschillende methoden om driedimensionale vormen te maken, maar de meeste commercieel verkrijgbare 3D printers voor particulieren of kleine bedrijven gebruiken een methode die Molten Polymer Deposition (MPD) heet. Dit proces wordt ook wel Fused Deposition Modelling (FDM) genoemd. MPD printers extruderen plastic door een spuitmond, smelten het bij temperaturen tot 320 °C en deponeren het in dunne lagen die worden opgebouwd om het gewenste object te vormen. Wanneer kunststoffen tot zulke hoge temperaturen worden verhit, beginnen hun bestanddelen af te breken en komen ze in de vorm van zeer fijne verontreinigende stoffen en dampen in de lucht terecht. Een luchtreiniger moet dit soort verontreinigende stoffen in de lucht kunnen verminderen.

We richten ons hier op MPD 3D printen. De populaire MakerBot printers vallen in deze categorie. Andere soorten 3D printers zullen waarschijnlijk andere soorten vervuilende stoffen produceren, maar bijna allemaal zijn ze gebaseerd op poeders, bindmiddelen of het smelten van basismaterialen, dus luchtzuiveringssystemen moeten worden overwogen ongeacht het type printer dat u gebruikt.

Soorten schadelijke stoffen in 3D printers

Vanwege hun wijdverspreide gebruik zijn de meeste laboratoriumtests uitgevoerd met MPD 3D-printers. Deze printers produceren twee soorten verontreinigende stoffen: vluchtige organische stoffen (VOC's) en ultrafijne deeltjes (UFP's).

Kunststofdampen (VOC's)

Het plastic dat in 3D printers wordt gebruikt is meestal acrylonitrilbutadieenstyreen (ABS) of polymelkzuur (PLA). Beide kunststoffen stoten bij zulke hoge temperaturen een reeks VOS uit, waaronder styreen, formaldehyde, methylmethacrylaat en waterstofcyanide. Er kan ook koolmonoxide ontstaan. De juiste luchtzuiveringstechnologie zou rekening moeten houden met VOC's, en dat doen ze niet allemaal. Conventionele luchtfilters zoals HEPA-filters of ionisatoren zijn alleen ontworpen voor deeltjes en niet voor gassen en zijn daarom niet effectief tegen het schadelijke mengsel van VOC's dat vrijkomt tijdens het 3D-printproces.

ABS plastic is potentieel schadelijker omdat het bij een hogere temperatuur smelt dan PLA, en een hoger smeltpunt veroorzaakt het vrijkomen van meer giftige stoffen (Stephens et al., 2013). We weten dat dampen van smeltend plastic giftig zijn voor ratten, muizen en andere zoogdieren (Schaper, Thompson & Detwiler-Okabayashi, 1994). Daarnaast bevatten veel basismaterialen voor 3D printers additieven om kleur, flexibiliteit, elektrische geleiding of andere eigenschappen te geven. Deze additieven kunnen bij verhitting nog meer giftige vluchtige organische stoffen (VOC's) in de lucht brengen.

Kunststoffen en ultrafijne deeltjes

Een ander probleemgebied zijn ultrafijne deeltjes (UFP), die ontstaan wanneer kunststoffen tot zulke hoge temperaturen worden verhit. Net als VOC's zijn deze deeltjes bijproducten van de gesmolten grondstoffen. Deze deeltjes kunnen minder dan 0,1 micrometer in diameter zijn en worden gemakkelijk ingeademd. Er is weinig bekend over de langetermijneffecten van het inademen van UFP uit 3D printers, maar wat zeker is, is dat de ophoping van UFP niet goed voor je is. Vanwege hun extreem kleine formaat hebben bestaande luchtfilters gespecialiseerde technologie nodig om deze verontreinigingen te verwerken. Conventionele luchtfilters kunnen meestal deeltjes van een bepaalde grootte aan (ze beloven meestal het meest effectief te zijn voor deeltjes van 0,3 micron breed), maar UFP's zijn meestal kleiner.

Deze twee soorten verontreinigingen maken 3D printers een bijzonder lastig probleem voor luchtreinigers, die met twee verschillende verontreinigingen moeten kunnen omgaan: VOC's en UFP's.

Welk type luchtreiniger is het meest geschikt om vervuiling door 3D printers tegen te gaan?

Elke luchtzuiveringstechnologie heeft zijn eigen sterke en zwakke punten en niet alle luchtzuiveraars kunnen zowel verontreinigende deeltjes als vluchtige organische stoffen aanpakken.

HEPA - HEPA-filters zijn ontworpen volgens een specifieke norm om 99,97 procent van de deeltjes met een grootte van 0,3 micron te verwijderen. Omdat UFP's van 3D printers zo klein kunnen zijn als 0,1 micron, kan een HEPA filter ze niet allemaal uit de lucht verwijderen. Deze kleine deeltjes hebben echter de neiging om aan elkaar of aan andere deeltjes in de lucht te kleven, waardoor ze groter worden. Onderzoeken hebben aangetoond dat wanneer de printer zelf in een ruimte met een HEPA-filter werd geplaatst, de concentratie van UFP's in de ruimte met 98 procent afnam. Een HEPA filter kan dus helpen om de hoeveelheid UFP's in de ruimte te verminderen, ook al kan het ze niet allemaal verwijderen. HEPA-filters verwijderen echter geen vluchtige organische stoffen of geuren van verbrand plastic.

Koolstoffilter - Koolstoffilters gebruiken actieve kool om vluchtige organische stoffen (VOC's) uit de lucht te verwijderen. De koolstof bevat talrijke plaatsen waar VOC-moleculen vast komen te zitten, zoals een slot dat in een sleutelgat past. Dit proces, bekend als "adsorptie", kan zowel vluchtige organische stoffen als geuren effectief uit de lucht verwijderen. Het probleem met koolstof luchtreinigers is dat ze geleidelijk hun effectiviteit verliezen naarmate de koolstof 'volloopt' met VOC-moleculen. Op een bepaald moment stopt het filter niet alleen met werken, maar begint het ook dezelfde giftige stoffen weer af te geven aan de lucht. Daarom moeten ze regelmatig worden vervangen. Bovendien kunnen koolstoffilters bepaalde verbindingen zoals koolmonoxide en andere soorten gassen niet filteren. Omdat de vluchtige organische stoffen die worden uitgestoten door 3D printers gerelateerd zijn aan het smelten van plastic, zijn huishoudelijke koolstoffilters mogelijk niet zo effectief in het verwijderen van deze stoffen. Tot slot vangen koolstoffilters geen verontreinigende deeltjes af, waaronder UFP's.

Ozongenerator - Ozongeneratoren zijn niet alleen beperkt effectief in het verwijderen van gassen, ze produceren ook schadelijk ozon. Dit produceert ook giftige bijproducten, en omdat het plastic in de printer heet is, bevat de lucht al chemicaliën. Bovendien verwijderen ozongeneratoren geen deeltjes, dus potentieel gevaarlijke UFP's worden niet aangetast. Vanwege deze factoren raadt de EPA het gebruik van ozongeneratoren binnenshuis af.

Ionisator - Een ionisator laadt de deeltjes die er doorheen stromen elektrisch op, waardoor ze samenklonteren en loskomen van de lucht. Dit proces produceert echter ozon, wat betekent dat ze dezelfde nadelen hebben als ozongeneratoren. Ionisatoren zijn ook niet effectief tegen VOC's, dus ze verwijderen niet de giftige bijproducten van gesmolten plastic uit 3D printers. Sommige luchtreinigers hebben een speciaal 'ionisatie'-gedeelte dat de hoofdtechnologie van het apparaat aanvult.

PCO - PCO-luchtreinigers beweren dat ze vluchtige organische stoffen uit de lucht kunnen verwijderen door middel van fotochemische reacties. De bijproducten van deze reacties zijn echter onvoorspelbaar en kunnen giftig zijn. Bovendien stoten PCO-luchtreinigers wat ozon uit en zijn ze niet effectief tegen vervuilende deeltjes.

Onze aanbevelingen voor schadelijke stoffen bij 3D printen

Een hybride van koolstof- en HEPA-filtratie - Als uw persoonlijke situatie of budget het toelaat, kunt u ook een hybride apparaat overwegen met een voldoende aantal koolstof- en HEPA-filters, omdat dit kan helpen bij het bestrijden van stofdeeltjes en VOC's die ontstaan door de verbindingen van 3D-printers. Hoewel organische deeltjes niet worden vernietigd, vangen HEPA-filters nog steeds verontreinigende stoffen op. De koolstoflaag moet zwaar genoeg zijn (bijv. meer dan 5 pond) om VOC's voldoende te absorberen (dunne lagen raken snel verzadigd).

Andere manieren om de luchtkwaliteit te verbeteren bij het gebruik van een 3D-printer

De belangrijkste stap bij het gebruik van een 3D printer is voldoende ventilatie. Aangezien een 3D printproces uren of zelfs dagen kan duren, is hier waarschijnlijk meer voor nodig dan een open raam. Een geschikte afzuigventilator die naar buiten afzuigt, zuigt vluchtige organische stoffen (VOC's) en deeltjes uit het huis voor schonere lucht.

Nu de potentiële gevaren van het gebruik van 3D printers beter worden begrepen, worden er nieuwe kunststoffen en basismaterialen ontwikkeld die lagere niveaus van VOC's en UFP's produceren. Het kiezen van basismaterialen met een lage uitstoot kan ook de luchtkwaliteit binnenshuis verbeteren.

Het gebruik van een 3D printer in een behuizing met een HEPA filter is een beproefde methode om de printer veiliger te maken. Op dit moment worden er echter maar weinig 3D printers verkocht met een behuizing. Het toevoegen van een HEPA-behuizing aan uw werkplaats is een goede manier om veel van de luchtkwaliteitsproblemen die worden veroorzaakt door 3D-printers te voorkomen.

Nu 3D printtechnologie steeds beschikbaarder en betaalbaarder wordt, groeit ook ons begrip van de invloed ervan op de luchtkwaliteit binnenshuis en onze gezondheid. Als u thuis of op het werk een 3D-printer hebt, is het daarom belangrijk om een weloverwogen beslissing te nemen bij het kiezen van een luchtreiniger om een veilig binnenklimaat te behouden.