انبعاثات الطباعة ثلاثية الأبعاد وعناصر التحكم في البيئة المكتبية

تعريف الطباعة ثلاثية الأبعاد:

تتيح الطباعة ثلاثية الأبعاد أو التصنيع الإضافي للمستخدمين مجموعة متنوعة من العناصر، من أجزاء الطائرة إلى الأطراف الاصطناعية، حيث أنه لا تزال الطباعة ثلاثية الأبعاد تقنية جديدة نسبياً، وهناك العديد من الفجوات في المعلومات المتوفرة حول الآثار المترتبة على الصحة والسلامة، كما هو الحال مع العديد من الابتكارات، فإن العمال هم أول المجموعات المعرضة للمخاطر المحتملة.

وبناءً على المعرفة السابقة من أبحاث تلوث الهواء والعمليات الصناعية (مثل اللحام)، هناك مخاوف بشأن انبعاثات الطباعة ثلاثية الأبعاد وتأثيرها المحتمل على صحة العمال.

دخلت (MakerBot)، وهي شركة مصنعة للطابعات ثلاثية الأبعاد ومقرها بروكلين، في شراكة مع الفريق الميداني لمركز أبحاث تكنولوجيا النانو ((NIOSH (NTRC)، لإجراء قياسات لتحديد معدلات انبعاث الطابعة ثلاثية الأبعاد، بحيث تم تقييم العديد من طرز وأنواع الطابعات (MakerBot 3D)، حيث تضمنت خيوط اللدائن الحرارية المستخدمة في الطابعات ثلاثية الأبعاد وقتاً لدراسة (True Orange PLA) وحمض (polylactic)، كذلك (True Yellow ABS)، (أكريلونيتريل بوتادين ستايرين)، أيضاً (Slate Grey Tough PLA)وهو مقاوم للتأثيرات المتوقعة.

في (MakerBot)، استخدم الفريق الميداني (NIOSH) طريقتين مختلفتين لتقييم ومقارنة الانبعاثات، حيث قام الفريق الميداني بتقييم المركبات العضوية المتطايرة والجسيمات (VOCs) المنبعثة من التشغيل المتزامن، عندما يصل إلى 20 طابعة مكتبية ثلاثية الأبعاد في غرفة الاجتماعات، لقد تم أيضاً تقييم الانبعاثات من الطابعات ثلاثية الأبعاد الفردية باستخدام غرفة عزل محمولة طورها باحثو (NIOSH)، وبهذه الطرق والمتضمنة:

• جمع عينات هواء المنطقة القائمة على المرشح للكشف عن الجسيمات الدقيقة والمتناهية الصغر عن طريق المجهر الإلكتروني وطرق قياس الجاذبية.

• جمع عينات هواء المنطقة للمركبات العضوية المتطايرة باستخدام أنابيب الفحم وأسطوانات التفريغ وأدوات القراءة المباشرة.

• استخدام عدادات الجسيمات لتسجيل بيانات القراءة المباشرة لمراقبة عدد وحجم فئات الجسيمات المحمولة جواً.

الموجودات:

أثناء الطباعة ثلاثية الأبعاد، كانت تركيزات الجسيمات القابلة للتنفس غير قابلة للاكتشاف وبقيت (أقل من 0.03 ميكروغرام لكل متر مكعب، ميكروغرام / م 3)، وكانت تركيزات المركبات العضوية المتطايرة أقل بكثير من حدود التعرض المهني المعمول بها من خلال تعليمات الـ (OELs).

كانت تركيزات الجسيمات والمركبات العضوية المتطايرة المقاسة في غرفة الاجتماعات أثناء الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام 20 طابعة أقل بكثير من تلك المقاسة في غرفة الاختبار، كان هذا على الأرجح بسبب التخفيف العام كنتيجة لمساحة غرفة الاجتماعات الكبيرة جيدة التهوية مقارنة بغرفة الاختبار المغلقة، ومع ذلك، فإن تهوية العادم  يمكن أن تقلل أو تقضي على تركيزات انبعاثات الجسيمات متناهية الصغر التي تم قياسها في غرفة الاجتماعات.

من النتائج الرئيسية الأخرى للدراسة أن خيوط (True Orange PLA) قد أنتجت انبعاثات جسيمات فائقة الدقة، وأقل مقارنة بالنتائج المنشورة من اختبارات الانبعاثات الأخرى، والمدونة في الأبحاث العلمية، ومع ذلك، يجب إجراء بحث إضافي لتحديد الخيوط الأخرى ذات الانبعاثات المنخفضة كخيار لتقليل الانبعاثات فائقة الدقة في مكان العمل، ولتطوير نظام لتصنيف معدلات انبعاث الطابعة ثلاثية الأبعاد.

إن التعرض المهني والتأثيرات الصحية المحتملة المرتبطة بالتعرض والمرتبطة بالطباعة ثلاثية الأبعاد، خصوصاً في التصنيع الإضافي، هي عبارة عن مجالات تتطلب مزيداً من التقييم والبحث، لا توجد حالياً أي حدود (OELs) لانبعاثات الطابعة ثلاثية الأبعاد، كما أن التأثيرات السمية المحتملة للتعرض للانبعاثات من الطباعة ثلاثية الأبعاد ليست مفهومة تماماً.

أثناء جمع المزيد من المعلومات وتقييمها فيما يتعلق بهذه المشكلات، تمت التوصية بمزيد من الإجراءات التالية لتقليل احتمالية الانبعاثات غير المنضبطة من الخيوط المستخدمة في الطابعات ثلاثية الأبعاد.

التوصيات:

تستند هذه التوصيات الهامة إلى نهج يُعرف باسم التسلسل الهرمي لعناصر التحكم، ويمكن تطبيقه على جميع العلامات التجارية للطابعات ثلاثية الأبعاد والخيوط، حيث يجمع هذا النهج الإجراءات حسب فعاليتها المحتملة في تقليل المخاطر أو إزالتها، وفي معظم الحالات، يكون النهج المفضل هو التخلص من المواد أو العمليات الخطرة وتثبيت ضوابط هندسية لتقليل التعرض أو حماية الموظفين.

• التهوية هي عنصر تحكم هندسي مهم للمساعدة في التحكم في تقليل الانبعاثات من الطابعات ثلاثية الأبعاد، يمكن أيضاً أن تشمل أمثلة أدوات التحكم في التهوية نظام تهوية العادم المحلي لوحدة واحدة، أو شفاطات دخان الغطس، أو في المواقف التي يتم فيها استخدام طابعات متعددة، قد يكون تشغيل الطابعات ثلاثية الأبعاد على أرفف مهواة مغلقة تخرج إلى الهواء الطلق أمراً مناسباً الى حد كبير، الا أنها قد تقلل أساليب التهوية هذه من تكاليف الطاقة مقارنة بالتهوية المخففة العامة، ونظراً لأن غالبية انبعاثات الطابعات ثلاثية الأبعاد عبارة عن جسيمات نانوية، فقد يكون هناك خيار آخر يتمثل في استنفاد الهواء من الطابعات من خلال منظف هواء الغرفة المجهز بفلترة عالية الكفاءة لهواء الجسيمات (HEPA).

• هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتحديد الخيوط الإضافية ذات الانبعاث المنخفض لاستخدامها في الطابعات ثلاثية الأبعاد، بحيث يمكن إجراء تحديدات الشعيرات بناءً على معدل الانبعاث المنخفض بالإضافة إلى خصائص الخيوط الأخرى، ستعمل الشعيرات منخفضة الانبعاث على تقليل تكاليف الطاقة المرتبطة بالتحكم في التهوية والفلترة، وقد تكون ذات أهمية خاصة لأماكن العمل في المرافق المؤجرة أو الأماكن الأخرى، حيث تكون تعديلات التهوية غير ممكنة أو مسموح بها.

• القيام بدمج توصيلات مجاري الهواء أو ترشيح الجسيمات في تصميم الطابعات ثلاثية الأبعاد الفردية، من أجل تقليل انبعاثات الجسيمات متناهية الصغر في بيئة العمل الداخلية.

من المرجح أن يستمر استخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد في الازدياد؛ وذلك نظراً لأن الكثير لا يزال غير معروف بشأن انبعاثات الطابعات ثلاثية الأبعاد، فإن (NIOSH) ترغب في إجراء مزيد من التقييمات والبحث لتقييم سيناريوهات أو عمليات أو حالات التعرض الإضافية للتصنيع الإضافي في المستقبل.