מאת:רינה קנוביץ M.Sc, גיהותנית וסגנית מנהל מחלקת גיהות במוסד לבטיחות ולגיהות
תאריך:14/05/2017
בשנים האחרונות נפוצות מדפסות התלת-ממד ואפשר אף למצוא אותן במשרדים ובשימוש ביתי. מדפסות תלת-ממד תעשייתיות הן לרוב סגורות ומצוידות במערכת יניקה, כך שלא קיימת חשיפה למזהמים. לעומת זאת, במדפסות קטנות, המשמשות במשרדים, לעתים לא קיימת מערכת יניקה, והעובדים שנמצאים בסמוך למדפסת עלולים להיחשף למזהמים שנפלטים מן המדפסת.
שיטת ההדפסה הנפוצה במדפסות תלת-ממד מבוססת על FDM (Fused Deposition Modeling). פולימר מחומם עובר דרך ראש הזרקה, היוצר חוט דקיק אשר בונה שכבה אחר שכבה את המודל המבוקש על פי התכנון. מרבית מדפסות ה-FDA מייצרות מודלים משני פולימרים (Polylactic Acid) PLA ו - ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene). הפולימרים עוברים אקסטרוזיה בטמפרטורה של C 210° (PLA) , ובטמפרטורה של C °240 (ABS).
בעבודת מחקר, שנערכה על ידי Patrick Steinle, נבדקו מזהמים הנפלטים ממדפסות המשמשות במשרדים. הבדיקה בוצעה בשלוש סביבות שונות: בתא מיוחד שנבנה עבור המחקר, ובשני משרדים שונים – משרד אחד, גודלו 180 מ"ק, מאוורר במערכת מיזוג מרכזית של המבנה ומתקיימות בו שתי החלפות אוויר בשעה. המשרד האחר קטן יותר, גודלו 30 מ"ק וקיים בו רק אוורור טבעי.
בתא הבדיקה ובשני המשרדים הופעלה המדפסת למשך 165 דקות ויצרה מוצר זהה משני הפולימרים PLA ו-ABS. נבדקה הנוכחות באוויר של החומרים הבאים:
חלקיקים ברי שאיפה וברי נשימה בתחום של 0.18–20 מיקרון.
חלקיקים בתחום הננו: 7–400 ננומטר.
תרכובות אורגניות נדיפות –TVOC .
מתכות שונות.
פחמנים פוליציקלים ארומטיים - PAH.
גזים – אוזון, פחמן חד-חמצני, אמוניה, חנקן דו-חמצני.
בתא הבדיקה ובחדרים שנבדקו בוצעה גם בדיקת רקע בטרם הפעלת המדפסת.
תוצאות
בפעולת ההדפסה עם שני הפולימרים, אשר בוצעה בתא הבדיקה המיוחד שנבנה למחקר, נצפתה עלייה משמעותית (לעומת רמות הרקע) ברמות של חלקיקי ננו בתחום UFA ושל ממסיםVOC לעומת רמות הרקע. הממסים שזוהו בעת הדפסה עםABS הם: סטירן, אתילבנזן, ציקלוהקסנון. בהדפסה עםPLA זוהו מתילמתאקרילט בוטנול נורמלי וציקלוהקסנון.
נוסף על כך, נמצאו רמות נמוכות מאוד של Fluoranthene ו-Pyrene (פחמנים פוליציקלים ארומטיים – PAH). עוד שלושה סוגים של PAH נמצאו בריכוזים דומים לריכוזי הרקע ((Naphthalene ,Acenaphthene, Phenathrene ושאר 11 ה-PAH, שנמדדו מתוך 16 שנוכחותם נבדקה, היו נמוכים מסף הגילוי.
נמצאו עקבות של ברזל ואבץ.
לא נמצאו החומרים אוזון, פחמן חד-חמצני, אמוניה ומתכות נוספות. ריכוז חומרים אלה היה מתחת לסף הגילוי.
לאור התוצאות בתא הבדיקה הוחלט כי בעת הפעלת המדפסות בחדרים ייבדקו רק חלקיקים וממסים.
בחדר הגדול, שבו בוצעה ההדפסה, נמדדו חלקיקי ננו וממסים רק בקרבת המדפסת. במרחק של 2.5 מטרים מהמדפסת הריכוזים ירדו והיו נמוכים מסף הגילוי.
בחדר הקטן, שללא אוורור, הריכוזים של חלקיקי ננו וכלל הממסים (בעיקר מתיל מתאקרילט) גבוהים משמעותית בהשוואה לריכוזי הרקע. ברמות של כלל הממסים נצפתה עלייה בפקטור של 9; ברמות חלקיקי הננו עלייה בפקטור של 100. הריכוזים עלו במהלך ההדפסה וירדו באטיות כתוצאה מאי-אוורור החדר.
דיון והמלצות
הכנסת טכנולוגיות חדשות מעלות תהיות לגבי השפעותיהן הבריאותיות. התברר שמדפסות התלת-ממד המשרדיות, שבהן נעשה שימוש בפולימרים מסוג ABS ו-PLA, פולטות חלקיקי ננו בתחוםUFA ותרכובות אורגניות נדיפות. סטירן מהווה סמן לממסים הנפלטים מפולימרABS , ומתיל מטאקרילט משמש סמן לחומרים הנפלטים בעת הדפסה עם PLA. בחדר מאוורר היטב המזהמים הנפלטים מפונים במהירות, בחדר קטן ולא מאוורר נמצאה עלייה של מזהמים בהשוואה לרמות הרקע.
חשוב לציין שריכוזי המזהמים נמוכים בהרבה מהתקנים התעסוקתיים, ואף נמוכים בהשוואה למקורות מזהמים אחרים, דוגמת בישול או הדלקת נרות בחדר.
המלצה המשמשת גם כאשר מדובר במדפסות לייזר במשרד: מדפסות התלת-ממד יופעלו רק בחדרים המאווררים היטב.
Reference
Characterization of emission from a desktop 3D printer and indoor air measurments in office settings. Journal of occupational and environmental hygiene 2016 vol 13 no 2 121-132