UL专家警示操作金属3D打印机应注意的安全事项



当GE决定使用增材制造(即3D打印)技术来为其最新的LEAP发动机制造金属燃料喷嘴时,就意味着传统上主要被安置在设计工作室里的3D打印机要开始在工厂车间里安家了。相应地,它还引起了人们对于金属增材制造技术的安全生产标准的关注。

这主要是因为使用粉状金属——其尺寸一般不大于100微米——给车间环境带来了需要注意的新的安全标准。要知道,人体如果通过呼吸吸入这些粉末的话可能会对健康造成危害,例如,如果吸入足够的铝制粉末的话,就会导致呼吸道和神经系统方面的。

“我们只知道粉末可能会有危险。”在Louisville大学UL增材制造能力中心的教育项目主任Ed Tackett说:“但是我们不知到长期暴露在这些粉末之下到底会有什么影响。”尽管如此,为了尽量减少接触金属粉末所带来的任何负面影响,在该中心的车间里每个工作人员都带着一个经过美国国家职业安全和健康研究所批准的呼吸器。

 

“就个人而言,不管哪台机器在运行,我都戴着自己的p100。”Tackett说。这个脸罩至少能够过滤出空气中99.97%的5微米以上的颗粒。“在不没有带上呼吸器的情况下,没有人会启动一台机器或打开托盘。”

Tackett称,为了避免金属粉末飘进眼睛和粘到皮肤上,他建议穿上可防火的实验室外套、眼睛保护装置和5毫寸厚的丁腈手套。

在往3D打印机里倒入金属粉末时,佩戴个人防护用具是至关重要的。这是因为大多数机器往往需要一位技术人员通过人工把粉末倒进机器的材料罐里。

 

“不幸的是,这些机器就是这么设计的,你只能采用人工的方式。”ULMCC的服务总经理Paul Bates说。"我认为从长远来看我们的机器需要更多的人性化设计。”

Tackett称,有一家工业级3D打印机制造商——SLM——的闭环粉末导入系是业内最安全的。据SLM公司北美副总裁Jim Fendrick,他们在导入金属粉末时,只需几秒钟就能把粉末罐打开,然后迅速与机器的一个封闭的粉末导入机构连接起来,有助于保证操作工人的人身安全。

Tackett同时提醒称,那些对3D打印金属部件进行后处理的人员也有可能吸入金属粉末。

据了解,除了金属粉尘之外,在车间里使用金属增材制造设备的时候还必须考虑的其它安全因素包括:

1、氧气含量监测

由于激光熔化设备往往会采用氩气或氮气来取代氧气,很容易造成车间里的氧气含量不足,此外,有的车间空间狭小、增材制造设备往往挤在一起,甚至空间封闭,空气流通不畅,更容易出问题。

“你知道当氩和氮取代氧气后会发生什么吗?”Tackett说:“它就像一氧化碳中毒。”

Tackett建议在增材制造车间里装一个氧气传感器,并将氧气浓度的目标值设为21-25%。

2、静电和火

几乎任何粉末状带静电的东西在空气中碰上火源都会着火,Bates说。当金属粉末起火后尤其需要注意,因为它需要特殊的灭火器和技术才能扑灭。

为了帮助防止火灾的发生,UL的团队称静电放电的标准安全程序包括将所有的机器静态接地、在机器的架子底部安装防静电垫、采用静态接地的真空吸尘器、在楼层涂上防静电涂料、要求每个人都穿防静电鞋等。

另外,如果金属粉末起火的话,用水或A/B/C类灭火器不仅无法扑灭它,而且有可能助长火势的蔓延。正确地做法是使用D类灭火器,这种灭火器中的氯化钠在暴露在火场里时会形成坚硬的外壳,以隔绝氧气。而且这种灭火器的正确使用方法是向下朝着金属火苗喷射,而不能像对付普通火灾那样左右来回扫射。

 

UL团队还强调,当工厂决定将金属增材制造纳入其生产系统时,一定要时刻更新其材料安全数据表,并且对操作人员进行专业培训。这里的UL指的是Underwriters Laboratories,它是全球安全生产技术的领导者。

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