安装金属3D打印机，第3部分：安全风险

编辑注意：今年早些时候（2017年），时凤凰分析与设计技术（PADT）安装了一个概念激光MLAB Cusing R可3D打印机，球队有良好的意识，记录的过程。其结果是一个五部分的系列教学系列，概述了吸取的经验教训。从详细介绍了终端到终端设备，以讨论设施，安全性和技术的环境方面，该系列是一个深入了解从开始到结尾添加了金属3D打印的过程。-Brent唐纳森，高级编辑

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什么安全风险在金属3D打印参与？

这是对的事情，我们从安装金属3D打印机（激光粉末床的融合）学到了五大系列的第三个职位。

周围的安装和操作的金属3D打印机涉及安全最重要的讨论。这些要求是很困难的牵制，因为它们依赖于几件事情：无论您是使用活性或非活性合金，当地建筑安全主任和消防元帅的风险认知，地方性法规（和例外），并且体积材料你正在处理。至于安全和更是因为新生的金属3D打印技术如何所有的事情是，我列出在本页面底部的一些免责条款。

在这个过程中有很多东西可以说，这是一半通过写作这一点，它变得明确，它不会适合一篇文章。因此，我已经将内容分成了两个：在这篇文章中，我谈论风险 - 他们来自哪里以及为什么重要。在里面下一篇文章，我将讨论如何减轻这些风险。

风险来源

广义地讲，我喜欢把在这个过程中风险的两个来源，因为这些机器必须要相互作用不同思考如何使用这些资源的运营商。

1.金属粉末

金属3D打印涉及将粉末融合在床上。用于基于激光的3D印刷的典型金属粉末是球形的，其直径为10至70微米，如图2所示。在这个尺寸和在合适的情况下，金属可以容易发生火灾和爆炸，并且这些粉末也有长期吸入的生理关注，并与这些粉末接触。粉末也具有长的寿命周期，并且在许多步骤中需要人类的相互作用 - 从最终处理到多个回收步骤到达容器（如图3所示）。虽然在处理粉末时，这些风险仅在粉末（在过程中独立使用）时，额外的风险来自熔化过程本身。

2.激光聚变过程

上述床中的粉末使用局部熔化粉末一层的激光在一起融合到固体中。这在惰性气氛（氩气或氮气）中进行，并且是第二个风险来源，因为这些气体可以从封闭的环境中取出氧气。另外，金属的激光熔化过程产生蒸发的烟灰（参见下面的视频），其中一些其中一些在处理室和提取模块中沉积物和滤波器。烟雾颗粒甚至比粉末本身更精细，并且需要定期小心清洁。

风险

有迹象表明，从激光粉末床融合过程中出现的四个主要风险：火灾和爆炸，粉末吸入和接触，惰性气体窒息和产生的废物对环境的影响。

1.火灾和爆炸

在2014年5月，OSHA引用了3D打印公司10种违法行为周围的金属3D打印机的操作的工作场所安全标准（包括不具有合适d类灭火器）获得。多重安全措施常规构建设置过程中无视导致造成危及生命的燃烧到打印机的操作者火灾。虽然这个事件是疏忽的结果，但它仍是一个警世故事，应该推动我们理解的根本原因的金属3D打印机可引起火灾和欣赏为什么供应商建议他们做安全措施的根本原因。

火灾和爆炸的要求条件的组合，如图所示通常引用的图像在下文中使用的OSHA和其他机构进行通信的粉末处理的风险。

如在图1中，在环境气氛中处理粉末时（与氧气）中所示，所需要的所有是合适的点火源以引发火灾。此外，如果这与分散在包含地区的许多颗粒的尘云的存在下发生（例如小室或空气导管），这可能导致更损坏爆炸。

• 火：处理金属粉末时，用户需要意识到她/他已经达到了火灾的三种要求中的两个，主要目标必须是确保对任何点火源的保护。虽然有几个可能导致点火的来源，但是金属3D打印机的用户的最可能源是静电。另外，可以通过热表面，火焰，热气体和颗粒，机械产生的火花和杂散电流发起火灾。
• 爆炸：关于爆炸，除了上述三个要求，包含区域的尘云可能会加剧任何点火毫秒内具有更大的影响。因此，预防的金属尘云的形成，不太可能因为这可能似乎是至关重要的。

除了上述要求之外，还有与需要在一起的每个要求相关联的水平，以便发生实际的火灾或爆炸。虽然点燃风险随着细粒直径而增加，但鉴于某些粒径，风险的最重要因素是金属的性质。反应性金属（铝合金，钛及其合金，以及来自反应性和非反应性的烟雾颗粒的风险高于非反应性金属（钢，Inconel，青铜，钴 - 铬合金）的风险得多。这是一个我在一个细节中写的主题不同的博客文章。

2.粉末吸入和联系

如之前所讨论的，大多数金属3D粉末颗粒的尺寸范围从10到70微米。这是在什么被认为是可吸入并损坏到我们的肺的边缘。虽然接触物理是要避免的，因为它可能引发的刺激和潜在性皮炎，出现这些粉末的关于长期吸入接触更令人关注的风险。在这个过程中的尺寸范围内的颗粒能得到沉积在气管支气管区（见图4），每通过发表的作品詹森和Goldich。最终，这些颗粒被从身体排出或吞咽，但对于大范围的金属和合金的长期暴露的效果不充分研究，这就是为什么供应商坚持呼吸器（更多的是，在下一篇文章）。这是值得指出的是，虽然它出现，虽然金属3D打印粉末是足够小，行程近若吸入鼻腔，它们的尺寸足够大，在肺部的呼吸道损害是非常不可能的。只有在两微米的颗粒是在它使所有的方式进入肺泡，造成肺部疾病的风险。

3.惰性气体窒息

惰性气体在激光金属用于三维打印机，以减少金属的反应性，用于处理目的。大多数金属3D打印机或者使用氮气或氩气。惰性气体窒息是主要的风险因缺氧受到这两种气体的流离失所，如果他们泄露的任何理由。因为无论是气体检测人类，受害者没有意识到他们是吸入氧气耗尽的空气，因此这会产生严重的影响。人体是用于氧气（21％）和低于19.5％的值的大气压的百分比可为有害的，并且被定义为氧不足型的每OSHA.。因此，氮气或氩气的任何用户（这也适用于使用惰性气体的任何方法），特别是在小的空间，如一个封闭的房间，需要意识到这种风险的和保护反对。

4.环境影响

在收集的杂散或从不同的位置，例如工具，PPE，或容器和真空系统“短效”粉末，并把它们设置成临时存储与基于粉末的方法在于一个关键挑战。在此期间，火灾/爆炸和吸入的风险依然存在。另外，存储典型地在松散粉末和固体废物，以及与粉末颗粒，这两者的需要水的结果被设置到外界，并可能会造成环境危害。我将进一步讨论这个问题在未来的岗位，当我尝试看一些解决这个技术在环保方面。

博客文章免责声明

此博客旨在补充您必须在使用设备之前收到的供应商培训，并不意味着更换它。如果信息相互冲突，您的供应商的培训和设备要求在此覆盖任何讨论。PADT和Gardner Business Media不承担本文件读者所采取的任何决定或行动的法律责任。

我个人的经验，特别是从使用的基于激光的金属3D打印的工具，特别是激光概念的MLAB Cusing再循环设备导出。我预计大部分的这些信息，而使用到其它基于激光的粉末床的融合金属系统，并在较小程度上对电子束系统的用户，但没有亲身经历来担保这一点。

地方，国家和联邦法规变化，并且很重要。与您当地的消防元帅（或同等机构）合作作为起点，并将它们与您一起参加。如果在美国，请熟悉自己OSHA对粉尘爆炸指导和NFPA 484.，美国国家防火协会的可燃金属的标准。