Ist 3D-Druck giftig? Alles, was Sie wissen müssen, um sicher zu bleiben!

Wenn wir einen 3D-Drucker kaufen, denken wir über die Vorteile nach, die er uns bieten kann:unter anderem unsere eigenen Teile erstellen, Sammlerfiguren drucken, Ersatzteile für einen kaputten Mechanismus liefern. Wir glauben nicht, dass eine Maschine zum Schmelzen von Kunststoff in unserem Haus unsere Gesundheit ernsthaft beeinträchtigen könnte.

Heute finden wir 3D-Drucker in Schulen, Haushalten und Werkstätten, und sie müssen keine besonderen Sicherheitsmaßnahmen in Bezug auf die von ihnen verursachten Emissionen einhalten. Viele Menschen, einschließlich Kinder, können hohen Konzentrationen kleiner Partikel oder giftiger Dämpfe ausgesetzt sein.

Obwohl ABS und HIPS einen höheren Toxizitätsgrad aufweisen und normalerweise hohe Dosen von Bisphenol A enthalten als andere Filamente, sollten Sicherheitsmaßnahmen unabhängig vom verwendeten Thermoplast ergriffen werden. Der 3D-Druckprozess selbst setzt giftige Dämpfe sowie Partikel in die Luft frei, weshalb es sehr wichtig ist, den Bereich regelmäßig zu lüften und nicht regelmäßig mit einem funktionierenden 3D-Drucker zusammenzuleben.

Hauptbedenken hinsichtlich der Auswirkungen des 3D-Drucks auf die Gesundheit

Obwohl FDM-Drucker seit über einem Jahrzehnt unter uns sind, behaupten viele Menschen, dass der 3D-Druck schädlich sein könnte, da er giftige Partikel freisetzt, die tief in Ihrer Lunge stecken bleiben. Eine längere Exposition gegenüber diesen Partikeln wird von Forschern bewertet, um das Gefahrenniveau zu bestimmen, dem wir beim Drucken sowohl kurz- als auch langfristig ausgesetzt sind.

In den ersten Monaten des COVID-19-Ausbruchs stieg der Verkauf von 3D-Druckern stetig an, teilweise dank der Implementierung dieser Technologie zur Herstellung von damals knappen Gesichtsschutzelementen oder Atemschutzmasken.

Viele Menschen gingen von einem zu mehreren 3D-Druckern in einem Raum über, was die Emission giftiger Gase sowie Partikel in einem geschlossenen Raum gefährlich erhöht. Soziale Eindämmungsmaßnahmen wie Quarantänen oder Ausgangssperren führten auch dazu, dass die Menschen mehr Zeit in ihren Häusern verbrachten, was ihre Exposition gegenüber diesen Emissionen weiter erhöhte.

Verschiedenen Studien zufolge werden beim 3D-Druck Nanopartikel namens UFP (Ultrafine Particles) freigesetzt, die viel kleiner als Tabakrauch sind. Diese Partikel dringen durch den Atemkanal ein und setzen sich in den tiefsten Bereichen der Lunge fest, wo sie eine Lungenentzündung hervorrufen können.

An dieser Stelle muss klargestellt werden, dass nicht alle im 3D-Druck verwendeten Thermoplaste die gleiche Toxizität aufweisen. Filamente bestehen aus Polymeren mit unterschiedlichen Eigenschaften, die in mehr oder weniger schädliche Substanzen zerfallen.

Ich habe den Grad der Toxizität und die Auswirkungen auf unsere Gesundheit von jedem der beliebtesten Thermoplaste, die im 3D-Druck verwendet werden, untersucht, also lassen Sie uns kurz darüber sprechen!

ABS

Abs (Acrylnitril-Butadien-Styrol) ist ein harter Kunststoff, der aufgrund seiner geringen Kosten und hervorragenden Eigenschaften in der Kunststoffindustrie weit verbreitet ist. Da es aus Acrylnitril besteht, einem hochgiftigen Produkt, muss seine Verwendung unter strengen Emissionskontrollbedingungen erfolgen.

Außerdem setzt es Bisphenol A frei, eine potenziell krebserregende Substanz, die in einigen Ländern verboten ist. Wenn es im Desktop-3D-Druck verwendet wird, erfordert es leider eine Umgebung mit geringer Belüftung, da Luftströmungen die Verwendung erschweren oder Probleme mit Verwerfungen oder Rissen verursachen können. Das macht ABS zu einem der gefährlichsten Druckmaterialien.

Sie sollten auch herausfinden, ob Ihre ABS-Marke BPA (Bisphenol A) enthält, das schwerwiegende Auswirkungen auf unsere Gesundheit haben kann.

Vermeiden Sie es, regelmäßig mit ABS zu drucken, während Sie sich im selben Raum aufhalten, da die langfristigen Auswirkungen schwerwiegend sein können.

PLA

PLA ist derzeit das am häufigsten verwendete Material im 3D-Druck, hauptsächlich aufgrund seiner Benutzerfreundlichkeit. Da es aus Mais gewonnen wird und biologisch abbaubar ist (unter bestimmten Bedingungen), halten viele Menschen es für sicher.

Die Farbstoffe und Zusatzstoffe, die Hersteller verwenden, könnten es jedoch gefährlich machen. Es emittiert auch große Mengen an UFP (ultrafeinen Partikeln). Es wird dringend empfohlen, die Raumluft nach jedem Druck zu erneuern, um die UFP-Konzentration zu verringern.

Nylon

Nylonfilamente haben eine große Haltbarkeit und Wärmebeständigkeit, weshalb sie häufig zum Drucken mechanischer Teile verwendet werden. Sie setzen auch große Mengen an Styrol frei, einem Kohlenwasserstoff, der mit einem erhöhten Risiko für Krebs und andere Krankheiten in Verbindung gebracht wird.

Darüber hinaus kann Nylon Partikel von Caprolactam freisetzen, einer reizenden Verbindung, die dafür bekannt ist, schwere Schäden an den Atemwegen zu verursachen. Da es höhere Temperaturen benötigt als die meisten 3D-Druckmaterialien, gibt es enorme Mengen an UFP ab.

PETG

PETG besteht aus PET-Kunststoff, dem Glykol zugesetzt wird. Seine chemische Stabilität ist sehr hoch, so dass es keine unangenehmen Gerüche oder giftigen Dämpfe abgibt.

Es wird bei der Herstellung von Behältern für Getränke verwendet. UFP wird aber auch beim Drucken mit PETG emittiert. Denken Sie daran, dass das Fehlen eines unangenehmen Geruchs nicht bedeutet, dass die Substanz nicht giftig ist, wie viele Leute denken.

HÜFTEN

Dieses Material, das häufig als Trägermaterial in Multi-Extruder-3D-Druckern verwendet wird, gibt wie ABS eine Verbindung namens Styrol ab. Diese Verbindung wird von der Internationalen Agentur für Krebsforschung als Karzinogen eingestuft . In Kombination mit ABS kann ein Dual-Extruder-Drucker in sehr kurzer Zeit große Mengen an giftigen Dämpfen abgeben. Ein geeignetes Belüftungssystem ist unbedingt erforderlich.

Wie bei ABS sollten Sie sich immer erkundigen, ob Ihre HIPS-Spulen BPA enthalten. Wir haben es bereits erwähnt und auch gesagt, dass es schwerwiegende Auswirkungen auf unsere Gesundheit haben könnte. Aufgrund der Wichtigkeit dieses Themas werden wir BPA einen ganzen Abschnitt widmen.

Sind 3D-Druckdämpfe giftig?

Nicht alle im 3D-Druck verwendeten Filamente geben giftige Gase ab. Beispielsweise kann PLA in Umgebungen verwendet werden, in denen Menschen über lange Zeiträume arbeiten. Andere, wie ABS, müssen in Umgebungen verwendet werden, in denen die Konzentration giftiger Dämpfe die maximal zulässigen Werte nicht überschreitet.

Die Exposition gegenüber diesen Dämpfen verursacht Reizungen der Augen und der Atemwege sowie Übelkeit und Kopfschmerzen. Die Emission dieser Gase kann durch den Einbau eines Partikelfiltersystems mit Aktivkohle oder durch eine verstärkte Belüftung des Raums oder der Werkstatt reduziert werden.

Viele Filamenthersteller stellen ihren Kunden ein Sicherheitsdatenblatt zur Verwendung ihrer Filamente zur Verfügung. Es wird dringend empfohlen, diese Angaben auf der Website des Herstellers zu überprüfen, bevor Sie eine neue Marke oder ein neues Material verwenden. Auch unterschiedliche Farben des gleichen Materials und Herstellers können aufgrund der chemischen Zusammensetzung der Pigmente unterschiedliche Emissionswerte aufweisen.

Wie stark ist die Exposition gegenüber Dämpfen und Partikeln auf lange Sicht?

Da die FDM-Technologie relativ neu ist, liegen noch keine aussagekräftigen Daten zu Langzeitwirkungen vor. Es wurden Papiere vorgelegt, und ihre Schlussfolgerung zeigt, dass Desktop-3D-Drucker riesige Mengen an Nanopartikeln emittieren und ihre Größe zwischen 40 und 300 nm variiert. Diese Größe ist klein genug, um selbst in die innersten Bereiche des Atmungssystems einzudringen und schwere Reizungen und Entzündungen zu verursachen.

Aufgrund der Toxizität einiger freigesetzter Gase besteht ein reales Risiko, an chronischen Lungenerkrankungen wie Asthma, COPD oder sogar Krebs zu erkranken. Einige besonders anfällige Personen sollten mit 3D-Druckern arbeiten und zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen wie Gasmasken mit geeigneten Filtern verwenden.

Andere Faktoren, die die Werte der emittierten Nanopartikel verändern, sind die Marke und Art des Filaments, die Farbe, die Drucktemperatur, die Verwendung eines beheizten Bettes usw. Generell wird empfohlen, die Drucktemperaturen so niedrig wie möglich einzustellen , was die Sicherheit betrifft.

Ist es sicher, in Innenräumen zu drucken?

Auch wenn Filamente wie PLA oder PETG verwendet werden, deren Emissionen weniger schädlich sein sollen, müssen die Umgebungen, in denen 3D-Drucker verwendet werden, ausreichend belüftet sein oder ein Partikelfiltersystem installiert werden, um sicherzustellen, dass die Konzentration nicht über das tolerierbare Maß hinausgeht Ebenen.

Eine weitere sinnvolle Maßnahme ist es, den Raum während der Druckzeit zu verlassen und die Luft am Ende des Jobs zu erneuern.

Was ist BPA und wie riskant ist es?

BPA (Bisphenol A) ist eine synthetische Verbindung, die vielen Produkten wie Lebensmittelbehältern, CDs und DVDs, Sportgeräten oder sogar Babyflaschen zugesetzt wird. Es ist in der Kunststoffindustrie weit verbreitet, so dass eine Studie ergab, dass 90 % der US-Bevölkerung Spuren dieser Verbindung in ihrem Körper haben.

Es wurden viele Berichte über die Gefährlichkeit dieser Substanz veröffentlicht, und die Ergebnisse sind oft widersprüchlich. Die schwerwiegendsten Berichte weisen auf einen direkten Zusammenhang zwischen der BPA-Exposition und dem Risiko von Diabetes, Fruchtbarkeitsproblemen, Krebs und Fettleibigkeit hin. Darüber hinaus könnte BPA die neurale Entwicklung von Kindern und Jugendlichen verändern.

In Ländern wie Frankreich ist die Verwendung von BPA von den Gesundheitsbehörden verboten. Die internationale wissenschaftliche Gemeinschaft hat noch keinen Konsens bezüglich der Risiken der Einnahme oder Inhalation von BPA erreicht.

Ist es sicher, in Innenräumen zu drucken?

Auch wenn Filamente wie PLA oder PETG verwendet werden, müssen die Umgebungen, in denen 3D-Drucker betrieben werden, ausreichend belüftet sein oder ein Partikelfiltersystem installiert werden, um sicherzustellen, dass die Konzentration ein tolerierbares Niveau nicht überschreitet. Eine weitere sinnvolle Maßnahme ist es, den Raum während der Druckzeit zu verlassen und die Luft am Ende des Jobs zu erneuern.

Enthalten 3D-Druckfilamente BPA?

Einige 3D-Druckfilamente enthalten hohe Dosen von BPA, wie ABS und HIPS. Während der Druckzeit werden winzige Bisphenol-Partikel in die Luft abgegeben. Das Einatmen dieser Partikel und ihre potenzielle Toxizität wurden noch nicht ausreichend untersucht, daher wird die Anwendung zusätzlicher Sicherheitsmaßnahmen bei der Verwendung dieser Materialien empfohlen.

Obwohl Sie bei allen Arten von Thermoplasten Vorsicht walten lassen sollten, enthalten nur ABS und HIPS BPA in hohen Dosen.

Einer der Gründe, warum PETG unter Lebensmittelutensilien so beliebt ist, ist, dass es auch BPA-frei ist. Dies bedeutet nicht unbedingt, dass Sie mit diesem Thermoplast drucken und es in Ihrer Küche anwenden können, da das 3D-Druckverfahren selbst einige Probleme aufwirft, die möglicherweise nicht lebensmittelfreundlich sind.

Ist 3D-Druck lebensmittelecht?

Einige im 3D-Druck verwendete Materialien könnten aufgrund ihrer großen chemischen Stabilität als „lebensmittelecht“ angesehen werden, wie im Fall von PETG oder PLA, wenn die während des Herstellungsprozesses eingebrachten Zusatzstoffe nicht berücksichtigt werden.

Agglomerierende Substanzen oder künstliche Farbstoffe können in bestimmten Konzentrationen giftig sein, daher sollte jedes Filament genauer untersucht werden. In Ermangelung diesbezüglicher Informationen kann kein Material als „lebensmittelecht“ angesehen werden, bis die entsprechenden Studien durchgeführt wurden.

Außerdem können einige Teile im Extrudersystem eines 3D-Druckers kleine Metallpartikel freisetzen, die in das gedruckte Objekt gelangen und dessen Zusammensetzung verändern.

Ein weiterer zu berücksichtigender Faktor ist die Stabilität der Polymere, die hohen Temperaturen ausgesetzt werden. Als unbedenklich geltende Filamente könnten bei thermischer Zersetzung Schadstoffe freisetzen. Aus diesem Grund wird davon abgeraten, Getränke zu konsumieren, die in Behältern aufbewahrt wurden, die mit 3D-Druck hergestellt wurden.

Andererseits besteht der FDM-3D-Druck aus Kunststoffschichten einer bestimmten Dicke, die kleine Löcher und Unvollkommenheiten aufweisen können. In diesen Hohlräumen können sich Lebensmittel und Feuchtigkeit an Stellen ansammeln, an denen das Objekt nicht richtig gereinigt werden kann, wodurch eine ideale Umgebung für das Wachstum von Bakterien entsteht. Wenn 3D-gedruckte Objekte in Kontakt mit Lebensmitteln oder Getränken verwendet werden, sollten sie unter keinen Umständen wiederverwendet werden.

Eine Alternative, die dieses Problem lösen könnte, besteht darin, einen Nachbearbeitungsprozess durchzuführen, der Risse beseitigt und die Zwischenräume zwischen den Schichten im Objekt mit einem für Lebensmittel zugelassenen Harz füllt, aber es wurden noch keine Studien durchgeführt, um die Verwendung dieses Harzes zu genehmigen Technologie oder Methoden in Lebensmitteln.

Wenn Sie etwas tiefer in dieses Thema eintauchen möchten, können Sie sich meinen Artikel über die Sicherheit von Filamenten zum Drucken von Ausstechern ansehen. Obwohl es speziell um diese Utensilien geht, können die hier bereitgestellten Informationen sicher auf andere Verwendungszwecke extrapoliert werden.

Sie haben vielleicht bemerkt, dass wir bisher nur über FDM-Drucker gesprochen haben. Um unsere SLA-Community-Mitglieder nicht auszuschließen, lassen Sie uns die wichtigsten Überlegungen durchgehen, die Sie bei der Verwendung dieser Technologie beachten sollten!

Ist 3D-Druck mit SLA giftig?

Die SLA-Technologie unterscheidet sich stark von FDM. Bei der Stereolithographie wird als Verbrauchsmaterial ein flüssiges Harz verwendet, das durch einen Laser ausgehärtet (ausgehärtet) wird. Das Verfahren erreicht eine viel höhere Maßgenauigkeit als herkömmliche 3D-Drucker, weshalb es verwendet wird, um detailliertere Teile oder Objekte mit einer sehr kleinen Größe herzustellen, die mit FMD nicht hergestellt werden könnten.

Der Nachteil bei der Verwendung dieser Technologie ist die hohe Toxizität des Harzes im flüssigen Zustand und beim Aushärten während des Druckens. Wenn es mit der Haut in Kontakt kommt, löst es manchmal eine sofortige Reizreaktion aus. Manche Menschen bemerken diese Reaktion mehrere Tage lang nicht. Wenn der Kontakt über einen längeren Zeitraum andauert, kann die Haut Allergien entwickeln oder sogar die Empfindlichkeit des Körpers gegenüber dem Harz oder UV-Licht erhöhen.

Es wurden Fälle von Menschen gemeldet, die einige Jahre lang ohne Schutz mit Harz gearbeitet haben. Jetzt können sie nicht mehr damit in Kontakt kommen, da ihnen sogar der Geruch des Harzes Kopfschmerzen bereitet.

Da 3D-Druckharze viel giftiger sind als Filamente für FDM-Drucker, muss ihre Verwendung in kontrollierten Umgebungen erfolgen, in denen zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen festgelegt werden. Beim Umgang mit Flüssigharz müssen immer Latexhandschuhe und Augenschutz getragen werden.

Ist SLA lebensmittelecht?

Nach dem Aushärten wird das Harz hart und relativ stabil. Bei täglichem Gebrauch interagiert ein mit Harz bedrucktes Stück jedoch mit chemischen Verbindungen, die in Lebensmitteln vorhanden sind, und kann giftige Substanzen freisetzen. Aus diesem Grund kann eine optimale Sicherheit bei der Verwendung dieses Materials auf Gegenständen, die mit Lebensmitteln in Berührung kommen, nicht garantiert werden.

Es gibt Harze für die Verwendung in der Biomedizin, die als „biokompatibel“ eingestuft werden, aber diese Zertifizierung wird für ganz bestimmte Anwendungen in der Medizin und Zahnmedizin vergeben. Ihre Verwendung in anderen Anwendungen als der ursprünglichen, für die sie entwickelt wurden, wird nicht empfohlen.

Eine Möglichkeit, den SLA-3D-Druck in der Lebensmittelindustrie einzusetzen, ist die Herstellung von Negativformen für das Vakuumformen. Mit diesen Formen können Sie zugelassene Kunststoffe für die Verwendung mit Lebensmitteln thermoformen. Auf diese Weise kommen die Lebensmittel nicht mit der Harzform in Kontakt, sondern mit der unbedenklichen Kunststoffform.

Der 3D-Druck wird noch analysiert, und langfristige Schlussfolgerungen über seine gesundheitlichen Auswirkungen müssen noch gezogen werden. Solange wir nicht über genügend Informationen verfügen, ist es besser, auf Nummer sicher zu gehen und Schäden durch erhöhte Sicherheitsmaßnahmen zu vermeiden.

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Wir haben einen Abschnitt mit empfohlenen Produkten erstellt, der es Ihnen ermöglicht, das Rätselraten zu beseitigen und den Zeitaufwand für die Suche nach Drucker, Filament oder Upgrades zu reduzieren, da wir wissen, dass dies eine sehr entmutigende Aufgabe sein kann und im Allgemeinen zu viel Verwirrung führt .

Wir haben nur eine Handvoll 3D-Drucker ausgewählt, die unserer Meinung nach sowohl für Anfänger als auch für Fortgeschrittene und sogar Experten geeignet sind, um die Entscheidung zu erleichtern, und die Filamente sowie die aufgeführten Upgrades wurden alle von uns getestet und sorgfältig ausgewählt , damit Sie wissen, dass die von Ihnen gewählte Methode wie beabsichtigt funktioniert.