התפקיד הגדל של ייצור אדקטיבית בהנדסה מודרנית

השילוב של הדפסה תלת מימדית, או ייצור תוספים, לתוך סביבות ייצור הנדסי להאיץ באופן משמעותי במהלך העשור האחרון. תעשיות החל מאווירה ורכב למכשירים רפואיים ומוצרים צרכניים עכשיו להסתמך על רכיבים מודפסים עבור prototyping מהיר, כלי, ג'יגס, תיקונים ואפילו קצה שימוש חלקי הנדסה.זה מביא יתרונות משמעותיים: זמניים מופחתים, פסולת חומרית, חופש, ויכולת לייצר סדנאות מורכבות, אשר חייב להביא את מרכזי ייצור.

הסיכונים הקשורים לרכיבים מודפסים 3D אינם מוגבלים לתהליך ההדפסה עצמו.הם משתרעים על פני כל מחזור החיים: אחסון חומרי וטיפול, ניתוח ההדפסה, פעולות עיבוד לאחר כגון ניקוי וריפוי, ואת סיום או מבוך של חלקים מודפסים.כל שלב מציג סיכונים ברורים כי, אם נותר ללא מחוסנים, יכול להתפשר על בריאות העובד והבטיחות.

קטגוריות של תחזיות בסיסיות ב 3D הדפסה של זרימת עבודה

הבנת הספקטרום המלא של סיכונים עיסוקיים דורש סיווג מובנה.סיכון בסביבות הדפסה 3D בדרך כלל נופל לתוך ארבע קטגוריות: כימי, פיזי, ארגונומי, וביולוגי, בעוד לא כל טכנולוגיה הדפסה או חומר מציג את כל ארבעת, הערכת סיכונים יסודית צריכה לקחת בחשבון עבור כל אחת.

חומרים כימיים: פומס, Vapors, ו- Particulates

הפליטה של contaminants הוא אחד הסיכונים המתועדים ביותר בייצור תוספים. במהלך תהליך ההדפסה, pilaments תרמופלסטיים, resins photopolymer, אבקת מתכת יכול לשחרר תרכובות אורגניות נדחות (VOCs), חלקיקים אולטרה-פריים (UFPs), ו aerosols אחרים.הרכב ספציפי וריכוז תלוי בחומר, מדפסת, סוג של טמפרטורה, ותנאים של גילוח.

(FLT:0) הדפסה של הפלמנט הפלפלסטיקה של ההרחבה:1 , כגון פיזור מנקה מודל (FDM), פועל על ידי חימום פילאמנט פולימרים למצב מלוטש. חומרים כמו אקריליקל אך דימינלין (ABS) פולטים חלקיקים רגישים כמו חלקיקים דלקתיים דלקתיים (Agicial) ואפקטים אחרים ברמות אשר יכולים לעלות על מגבלות הקשורות לחשיפה נמוכה של חומרים כגון זיהומים דלקתיים קצרים, כמו גם חומרים דלקתיים קצרים).

(FLT:0) עיבוד אור דיגיטלי (DLP), משתמש בפוטומריים נוזליים אשר מרפאים תחת חשיפה קלה.החזרים האלה מכילים לעתים קרובות שלבים acrythography ו methacrylates, אשר הם גם עור רגיש ועצבני נשימה לא רצויים פולטים של ריחות כימיות ודימום נוסף, הוא גם כרוך בחשיפה ממושכת של עור.

(FLT:0) אבקת אבקת אבקת מטלטל היתוך 1:1, המשמש להדפסה של רכיבי מתכת גבוהה סטריאנט, מציג סיכונים ייחודיים. אבקת מתכת יפה, כגון טיטניום, אלומיניום, או נירוסטה פלדה, הם respirable ויכול לגרום לתנאי ריאות כרוניים אם שאיפתם, בנוסף, אבקות מתכת רבות הן pyroicphoric או cobustible, יצירת סיכונים בעת הפיצוץ באוויר המושעה מספיק כדי למנוע טיפול חוזר.

סיכונים פיזיים ומכניים

מעבר לחשיפה כימית, סביבות הדפסה תלת מימד מציגות סכנות פיזיות שיכולות לגרום לפציעה חריפה.שרוף ממיטות הדפסה מחוממות, נועלות וחומר מלוטין נפוצים בפעולות FDM. המפעילים עשויים ליצור קשר עם משטחים חמים באופן בלתי נמנע במהלך שינויים בפלמנט או מיפוי.מדפסות רזין משתמשות אור UV שיכולות לגרום נזק לעיניים אם הוא נעדר.

רכיבי מכונות נעים, כגון gantries, מנועים של פורפר, ולבנות מעליות פלטפורמה, להציג נקודות צובט ומחוץ סיכונים. Post-מעבד ציוד, כולל tumblers, שחיקה, ומנקה קולית, מציג סיכונים מכניים נוספים.חתכים מחלקים מודפסים עצמם הם גם דאגה; ג'ממממממממות דקות ומבנים תמיכה יכולים להיות עיוותים חדים כי גורמים במהלך טיפול ומניעים.

חשיפה רעש היא לעתים קרובות להתעלם מתקני הדפסה. בעוד מדפסת שולחן עבודה אחד הוא שקט יחסית, חדר המכיל עשרות יחידות פועל בו זמנית, בשילוב עם מעריצים ממצה, דחוסים וציוד לאחר עיבוד, יכול לייצר רמות רעש הדורשות הגנה על שמיעה.

שיקולים ארגונומיים

האופי החוזר של משימות הדפסה תלת מימדיות מסוימות יכול להוביל למתח של מוטציות.עובדים שמבלים שעות ארוכות להסרת חלקים מהצלחות בנייה, משטחים חולפים, או ביצוע משימות סיום ידני נמצאים בסיכון להפרעות טראומה מצטברות.

תחזיות ביולוגיות בבקשות מיוחדות

בעוד פחות נפוץ בייצור כללי, סיכונים ביולוגיים מופיעים בהקשרים ספציפיים. Bioprinting והשימוש ב- סדקים המבוססים על ביולוגית יכול להציג זיהום מיקרוביאלי אם חומרים לא מאוחסנים כראוי. צמיחה מימית על חומרי תמיכה במים נשמרנים בתנאים לחמאים היא בעיה המתועדת.במכשיר רפואי הדפסה, עצירות בין חלקי המטופל דורשות קפדניות פרוטוקולים.

פרופילים של חומרים-Specific Exposure

לא כל חומרי ההדפסה התלת מימדיים מהווים את אותה רמה של סיכון.הערכה חומרית-על-ידי-חומרית היא הכרחית להתאמה מדויקת של סיכונים.

PLA (Polylactic Acid)

PLA נחשב לעתים קרובות אלטרנטיבה בטוחה יותר ל- ABS כי הוא פולט פחות VOCs ויש לו פרופיל ריח נמוך יותר.עם זאת, מחקר שפורסם על ידי המכון הלאומי לבטיחות ולבריאות הכיבוש (NIOSH) מראה כי PLA עדיין משחרר חלקיקים אולטרה סגולים בריכוזים דומים ל- ABS בתנאים מסוימים. בעוד רעילות חריפה היא נמוכה, מצטברת חשיפה חלקיקים לא צריך להיות מפוטר, במיוחד בחללים או גרוע.

ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene)

ABS הוא אחד העיוותים ההנדסיים הנפוצים ביותר, אבל זה גם אחד המסוכנים ביותר.It פולט styrene, חשד נגרן ועצבני נשימה, יחד עם VOCs אחרים. הדפסה ABS ללא ventilation או סינון מספיק יכול להוביל ריכוזי אוויר מקורה מעל גבולות חשיפה הכיבוש בתוך דקות. מתקנים רבים המוגבלים הדפסה ייעודית לחדרים עם מערכות exthaus.

ניילון ופוליקרבונט

תרמופלסטים בעלי ביצועים גבוהים אלה דורשים טמפרטורות נוקל גבוהות, אשר מגביר את שיעור הפליטה של caprolactam ו- bisphenol-A (BPA) נגזרות, בהתאמה. שניהם קשורים לאפקטים נשימתיים אנדוקריניים.

מקור: Photopolymer Resins

סטנדרטי, קשיח וגמישנים מכילים מונומרטים acrylate. Skin Contact dermatitis הוא המחלה המקצוענית המדווחת ביותר בין מפעילי מדפסת רזסין.שאיפתם של נוגדנים רזסין יכולה לגרום לגירוי נשי עליון, כאבי ראש, וכמה חזרות מיוחדות, כגון אלה המשמשים עבור יישומים ממושכים או עתירי זמן גבוה, עשויים להכיל גם חומרים רגישים.

אבקת מתכת

ייצור תוספת מתכת דורש ניהול סיכונים קפדני.שאיפת חלקיקי מתכת בסדר יכול לגרום חום מתכת, פיברוזיס ריאות, אפקטים נוירולוגיים לטווח ארוך בהתאם לסוג המתכת. טיטניום ואבקות אלומיניום הם גם מאוד לא ניתן, הדורש שליטה קפדנית של מקורות נזילות, אינרטיט גז שמיכה, ומניעה סטטית.

שם מקור: The Hidden Hazard Zone

פציעות וחשיפה רבים בדפוס תלת מימד מתרחשים לא במהלך ההדפסה עצמה, אלא במהלך עיבוד לאחר.שלב זה כרוך בכמה פעילויות מסוכנות שמגיעות תשומת לב ממוקדת.

תמיכה מרחוק ומשטח נגמר

שוברים מבני תמיכה דורש כוח ידני ולעתים קרובות לגרום פסולת חדה לטוס לתוך סביבת העבודה. עובדים המבצעים משימות אלה צריך ללבוש כפפות עמידים והגנה על העין. Sanding, הגשת, ולחיצת חלקים מודפסים לייצר אבק שעשוי להכיל רזין או חלקיקי מתכת לא רצויים.Wet חולing טכניקות ו-Slethaust המקומי יכול להפחית את רמות האבק.

« «לפתור כביסה וריפוי

הדפסים של Resin דורשים בדרך כלל כביסה באלכוהול או מפלט קנייני כדי להסיר חומר לא רצוי.אלה פותרים הם דליקים ויכולים לצבור בחללים מוגבלים.תחנות Curing להשתמש אור UV חום, הוספת כוויות וסיכונים אש.

טיפול וטיפוח

כמה חומרי הנדסה דורשים טיפול חום הדפסה לאחר כדי להשיג תכונות מכניות הרצויות.תהליך זה כרוך תנורים הפועלים בטמפרטורות גבוהות, יצירת סיכונים כוויות ופוטנציאל עבור פיזור תרמי של גזים.

אסטרטגיות מעקב ובדיקת אוויר

קביעת רמות החשיפה בפועל במתקן הדפסה תלת מימדי היא צעד קריטי בניהול סיכונים. Relying אך ורק על גליונות נתונים של בטיחות חומרית (SDS) אינה מספיקה משום ששיעור פליטה בעולם האמיתי תלוי בהגדרות המדפסת, זרימת אוויר בחדר ובהתנהגות המפעילה.

(FLT:0 ,Time חלקיק ספירת ספירת ה-VOFLT:1) באמצעות ניגודים חלקיקים אופטיים יכול לספק משוב מיידי על ריכוזי חלקיקים אולטרה-פין. HandawC גלאי עזרה לזהות נקודות חמות של הצטברות כימיות.עבור פעולות אבקת מתכת, אזור דגימה עם מסננים gravimetrics ואחריו ספקטרום פלזמה משותף (I-CPMS) ניתוח מתכת מספק נתונים מדויקים.

מתקנים צריכים לקבוע מדידות בסיס בתנאים תפעוליים רגילים ולאחר מכן לבצע בדיקות תקופתיים כאשר חומרים, מדפסת או תהליכים משתנים.השוואה נגד גבולות חשיפה לכיבוש שפורסמו על ידי ארגונים כגון ניהול בטיחות ובריאות (OSHA), NIOSH, או כנס אמריקאי של היגיינגיני תעשייה ממשלתיים (ACGH) קובע את הצורך בבקרות.

המונחים: Corrects Framework

בטיחות הכיבוש בייצור תוספים נשלטת על ידי תיקון של תקנות קיימות וסטנדרטים מתעוררים. בארצות הברית, סעיף החובה הכללי של OSHA דורש ממעסיקים לשמור על מקום עבודה חופשי מסיכוןים מוכרים.תקני ספציפי להגנה על הנשימה, תקשורת סיכונים, ונוזלים דלימים חלים ישירות על תהליכי הדפסה תלת-ממדיים.

תקן הגנת הנשימה (1910.134)FLT:1 מופעל כאשר contaminants על פני גבולות חשיפה מותרים. יצרנים באמצעות אבקת מתכת חייבים גם לציית לתקני התקשורת ה Hazard של 2OSHA (1910.0).120.0)FLT 3, הבטחת תווית נאותה, SDS, ואימון.

בינלאומי, סטנדרטים כגון ISO /AS 52900 לספק מסונומיה עבור תהליכי ייצור תוספים, ו ISO 45001 מציע מסגרת עבור מערכות בריאות וניהול בטיחות הכיבוש.הסוכנות האירופית לבטיחות ובריאות בעבודה פרסמה הדרכה ספציפית לטיפול ננו-חומרים ו 3D.ד. להישאר נוכחי עם התפתחויות רגולטוריות הוא חיוני, כמו התחום מתפתח במהירות.

בקרת הנדסה עבור חסימה

בקרת הנדסה היא השכבה היעילה ביותר של הגנה מפני שהם מפחיתים או מבטלים סיכונים במקור.ההיררכיה של בקרות מדגישה פתרונות הנדסיים על אמצעים מנהליים או ציוד הגנה אישי.

המונחים: exhaust Ventilation

התקנת מערכות ventilation מקומיות (LEV) ליד המדפסת לוכדת את contaminants לפני שהם נכנסים לאזור הנשימה.עבור מדפסות שולחן העבודה, תמציתי עם HEPA ופילטרים פחמן מופעלים ניתן להציב ישירות ליד מתחם המדפסת.עבור מערכות תעשייתיות, ducted exhaust to the Outside with Fit-up Air מומלץ.V תלוי במהירות, לוכדת, מיקום קבוע, תחזוקה.

ארכיון תגיות: Printing Chambers

הדפסים עם מתחמים חתומות וסינון משולב להפחית באופן משמעותי את פליטות העקרוניות.כאשר המתחם נפתח להסרת חלק, נמלטים אוויריים לא מזוננות, כך מערכות מנטרול שעיכובים בפתיחה עד שהחדר כבר טוהר הם שדרוג יקר. HEPA filtration ללכוד חלקיקים, בעוד מודעות סינון פחמן VOCs.

חומר אוטומטי

עבור אבקת מתכת, אבקה אוטומטית אחה, העברה, ומערכות מחזור למזער טיפול ידני ואת הפוטנציאל עבור שפך. מערכות גז סגור-loop inert למנוע חמצון ולהפחית את הסיכון אש.רובו יכול לשמש להסרת חלק מן אבקת, שמירה על מפעילי במרחק מאזור הסיכון.

עיצוב וידוי ל Printing Rooms

חדרים המאגדים מספר מדפסות תלת-ממדיות צריך להיות אוורור כללי שנועד לשמור על לחץ שלילי יחסית למרחבים הסמוכים, למנוע אוויר מזוהם מלהגר.שינויים אוויריים לשעה צריך להיות מחושב על בסיס צפיפות המדפסת ושיעורי פליטה חומריים.

ניהולי ופרקטיקה בטוחה לעבודה

בקרה מנהלית משלימה את אמצעי ההנדסה על ידי הקמת ציפיות התנהגותיות ושמירה על איכות.

נוהלי הפעלה סטנדרטיים

כל חומר ומדפסה צריכים להיות הליך הפעלה סטנדרטי מתועד (SOP) המכסה את הסטארט-אפ, ניטור, שינוי חומרי, הסרת חלק והפסקת חירום.SOPs צריך להיות פורסם ליד עבודות ונבדק במהלך ביקורת בטיחות.

אימון ותחרותיות

העובדים חייבים לקבל הכשרה על הסכנות הספציפיות של החומרים שהם מטפלים בהם, השימוש הנכון של בקרת הנדסה, ואת הבחירה הנכונה והשימוש של PPE. אימון צריך להיות ידיים על וכולל הכרה בתסמינים הקשורים לחשיפה יתר.

ביקורת ביתית וספירלה

רזות רזים, דליפות אבקה, ו- filament debris ליצור סיכונים חשיפה מתמשכת. ערכות ספירול מתאים לחומרים בשימוש צריך להיות נגיש בקלות.רצפה ומשטחים צריך להיות לנקות עם HEPA ואטרק מאשר brooms כדי למנוע החלמה אבק.משטחי עבודה צריך להיות לא ⁇ וקל כדי decontaminate.

ציוד הגנה אישי: קו ההגנה האחרון

כאשר בקרה הנדסית ומנהלית לא יכולים להפחית את החשיפה לרמות מקובלות, PPE הופך הכרחי.בחירה חייבת להיות מבוססת על הסיכונים הספציפיים הקיימים.

(FLT:0) הגנת הנשימה:FLT:1 לסביבות שבהן רמות VOC או חלקיקים עולים על גבולות החשיפה, חצי-פנים או פיראטיות עם שילוב של מחסניות אורגניות / HEPA מתאימים.עבור פעילות אבקת מתכת, P100 מסננים נדרשים.

(FLT:0) הגנה מפני אבקת מתכת: כפפות 1FLT מציעות התנגדות כימית טובה לטיפול בשרף.עבור טיפול אבקת מתכת, כפפות חייבות להיות לא פולשניות סטטיות. מצופה מעילים מעבדה או כיסויים מונעים מגע עור.

(FLT:0)Eye Protection:FLT:1 משקפי בטיחות עם מגן צד הם הדרישה המינימלית. Chemical מתיגגים צריכים בעת טיפול ב resins או פותרים. עבור מערכות זיהום UV, משקפי UV חסימת UV חיוני כדי למנוע photokeratitis.

(FLT:0) Hearing Protection: 1 בסביבות בעלות ערך גבוה, אוזניות או אוזן עם דירוגים מתאימים להפחתה של רעש (NRR) יש לספק. בדיקות שמיעה שנתיות מסייעות לפקח על יעילות.

סיכונים עתידיים ושיקולים עתידיים

ככל שטכנולוגיית ייצור התוספים מתקדמת, סיכונים חדשים צפויים לעלות על פני השטח.הפיתוח של סדקים מורכבים המכילים צינורות פחמן או גרפן מציג ננופיברים בלתי ניתנים לשאיפה עם השפעות בריאותיות כרוניות לא ידועות.

המגמה לקראת הדפסה תלת-ממדית בפורמט גדול, כגון מערכות מבוססות זרוע רובוטית לפירוק בטון או פולימרי, יוצרת סכנות פיזיות חדשות הקשורות לגודל של מכונות הנעות.מערכות אלה דורשות הערכות סיכון ששוקלות בטווח מלא של תנועה, פוטנציאל לזריקת עבודה, והפסקת חירום להפסיק נגישות.

אינטליגנציה מלאכותית ו ניטור מרחוק משולבים בזרימות עבודה הדפסה, אשר יכול להפחית זמן החשיפה של המפעיל, אך גם מציג את הסיכון של overreliance במערכות בטיחות אוטומטיות.

פיתוח תכנית אבטחה מקיפה לייצור תוספתי

תוכנית בטיחות יציבה של 3D הדפסה צריכה להיות שיטתית ומשתפרת באופן רציף.הצעדים הבאים מספקים מסגרת ליישום.

  1. (FLT:0) הנחה של מלאי FLT:1 עבור כל סוג מדפסת, חומר, ומשימה לאחר עיבוד.מנע קלט ממפעילים שיש להם ידע ישיר של תנאי עבודה.
  2. (FLT:0) ניטור החשיפה הבסיסית של מעקב אחר חשיפה ל-VOCs ו חלקיקים אולטרה-פריפין באמצעות מכשירים מתואמים.
  3. (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  4. (ב) ,0) ,Develop ופוסט SOPsFIRLT:1, אשר הם ספציפיים ציוד וחומרים בשימוש.
  5. דרישות PPEFLT:1 מבוססות על נתוני החשיפה וניתוח המשימה.
  6. (ב) תוכנית תגובה חירום (FLT:1) אשר מתייחסת לדליפות כימיות, שריפות ומקרי חירום רפואיים כגון שאיפת או כוויות.
  7. (FLT:0) סקרים קבועים וסקירות FIRLT:1 כדי לזהות פערים ולהתאים לשינויים תהליכים או חומרים חדשים.

(ה) ,0) ,NIOSH 3D הדפסה ותוספת ייצור נושא PageFelove 1 (הראשונה ל-1) מספק משאבים חינם עבור הערכת סיכונים ובחירת שליטה.

מסקנה

הסיכונים הכיבושיים הקשורים לרכיבים 3D-מקודמים בייצור הנדסה הם אמיתיים, מגוונים, ולנהל אותם. פליטות כימיות, סיכונים פיזיים, זן ארגונומי, וסיכוןים ספציפיים לתהליך דורשים גישה מובנית המעדנת את בקרת ההנדסה, המודעת על ידי ניטור והנחיית תקנות מבוססות.כפי שייצור תוספת ממשיך להתרחב לסביבות ייצור בעלות ערך גבוה, שילוב של בטיחות העובדת לתהליך יהיה חשוב יותר ויותר.

ארגונים שמשקיעים בהערכה מקיפה של סיכונים, ventilation, טיפול אוטומטי, והכשרה יסודית לא רק להגן על כוח העבודה שלהם, אלא גם לשפר את עקביות הייצור ולהפחית את זמני הפחתת זמן.בטיחות וחדשנות אינם עדיפויות מתחרות; ניתוח הדפסה תלת-ממדי מגובש היטב מדגים כי שניהם ניתן להשיג יחד. על ידי שמירה על מחקר מתפתח וסטנדרטים הנדסיים, יכול להבטיח כי הבטחת ייצור התוסף הוא הבין ללא היערכות לבריאות של אנשים אפשריים.