安装金属3D打印机，第4部分:预防和缓解

编者按:今年早些时候(2017年)凤凰分析与设计技术（PADT）安装了一个概念激光Mlab Cusing R金属3D打印机，团队有良好的意识来记录这一过程。结果是一个由五部分组成的教学系列，概述了学到的经验教训。从详细的端到端设备，到讨论该技术的设施、安全性和环境方面，该系列深入了解了添加金属3D打印的过程。-布伦特·唐纳森，高级编辑

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如何将金属3D打印的安全风险降到最低?

这是我的第四篇文章，讨论我们在安装金属3D打印机(特别是激光粉末床融合机)时学到的东西。如果你还没有这样做，请使用下面的链接阅读以前的文章，特别是第3部分这是本帖的前传。我也推荐阅读我的文章活性合金和非活性合金的区别在这个过程中。

在前一篇文章中，我确定了操作基于激光的粉末床熔化金属3D打印机的四个主要风险，如我们在PADT使用的概念激光MLab Cusing r。在这篇文章中，我将依次讨论其中三个风险，首先讨论如何防止风险表现为危险(预防)，然后讨论如何在它确实导致事故(缓解)的情况下减轻风险。我将处理第四个风险(环境破坏)在下一篇文章。与前一篇文章一样，我的意图是通知某人正在考虑获得金属3D打印机，并在解决所有安全方面的情况下并不全面。免责声明的完整列表是在本篇文章的末尾。

火灾和爆炸

1.预防:

防止火灾的关键是要记住它需要三样东西(“火三角”):燃料(金属粉末或煤烟)，点火源(激光或火花)和氧气。当在惰性气体环境中使激光和金属粉末接触时，经过认证的设备被设计为以安全的方式操作，作为操作人员，在惰性环境之外处理粉末或煤烟时，应负责避免任何火源。这是因为已经满足了三个方面中的两个:燃料(粉末或煤烟)和氧气(周围环境)。只要基本风险被消除(火花设备、吸烟等)，仍然存在的主要风险是静电放电(ESD)，因此主要的预防设备是如图1所示的防静电腕带，或等效的ESD管理方法。

这有助于了解粉末的生命周期，从购买的罐子到最终作为回收粉末(大部分粉末)，或在湿或干的废物流中返回。如图2所示。虽然这看起来非常复杂,出来的机器,粉末和烟尘只有四个流,你必须遵循:粉末被困在部分中,您将回收的粉,煤烟和粉被困在过滤器,将手套清洁湿巾和积累。虽然这不是全面的(内部软管和轴也可以积累粉末)，这些是操作人员将定期处理。

减轻：

除了尽一切可能防止火灾，我们还需要做好万一发生的准备。以下(至少)四个方面需要依次考虑或处理:

个人防护装备（PPE）

PPE是您在火灾的情况下的自我防御，因此您需要注意并记住的安全程序的关键因素。任务具有不同的风险，我们的供应商在三类中建议PPE进行此过程：

• 防护服:实验服(覆盖手臂)、防护手套和防静电腕带(如果接触活性金属)
• 标准个人防护用品:呼吸器、丁腈手套、口罩(如未与呼吸器配套)、防静电腕带
• 扩展PPE：标​​准PPE加
• 火灾套餐套装，防火手套（见图3）

在上面的表1中，您将看到所有活动的列表，这些活动涉及某些点火风险（或吸入，在下一节中讨论）和建议的PPE相关级别。

PPE可以一致地实施，因为存在需要不同PPE的不同风险级别的若干任务。保守的方法是为最坏的情况做好准备并始终佩戴延长的PPE。但这可能会让你对长时间感到不舒服，减少你的移动性，并介绍人为错误。相反，这是我用来记住穿什么的三步逻辑：

• 当您使用机器时，始终戴手套，护目镜和防护服（实验室外套） - 即使对于使用键盘和鼠标的最简单的任务，使这项规则甚至是如此
• 如果你直接处理(即不是通过手套箱)未处理的或回收的没反应金属合金粉末(即无活性粉末或燃烧产物)，标准PPE即可
• 对于其他一切，您需要扩展PPE

灭火

这里有一些关于如何管理灭火的建议。这是你需要让你的消防队长来权衡的地方。清楚的是水和二氧化碳吗₂金属火灾不是安全的选择吗[NFPA 484 6.3.3.5（1）]。为了灭火，共识是使用D类灭火器，例如图4中所示的D类灭火器。灭火器需要成为D类，因为这是金属火灾的一个评级。主要培训方面是为了确保它在火的基础上指出而不是在它的基础上，然后扫描。

如何使用洒水器?水对金属火灾是危险的，但没有洒水装置的风险可能超过水加剧火灾的风险。这取决于你所引入的风险有多大——粉末的数量、与其他可燃源的距离、打印机周围的区域等等——最好与你的消防队长一起做出决定。

粉末存储

粉末存储包括未开瓶、开瓶以及机器上的溢流收集器中的粉末。最好将打开的和未打开的罐子存放在如图4所示的可燃物柜中。这对于非活性合金不是必需的，但对于活性金属合金是必需的。对于大量的活性合金，防爆墙可能是必要的，你的城市官员和消防队长可以指导你。(不要忽视让他们尽早买账的重要性。)最后，大多数城市会要求你填写书面文件，并在计划(地图)上显示你储存粉末的地方，以及它们的成分。这是为了帮助消防人员了解现场有金属粉末，以及在建筑火灾时它们的位置。如果你计划特别处理活性合金，你必须尽早让你的消防队长介入。

吸入和接触粉末

预防:

减少吸入粉末风险的主要方法是使用呼吸器。它们有很多种形式，但在这个过程中最推荐的两种是带有内置口罩的呼吸器(如图3所示)，最好是具有正压空气的PAPR呼吸器。（点击这里的更多信息)。推荐使用N95和更高级别的防护口罩，不过N100是最理想的。

操作机器时应始终戴上手套，避免与粉末接触。这也有助于减少携带粉末到金属3D打印机区域外的风险:

• 开始工作前，把手表、腕饰和手机放好。
• 一旦完成工作，脱掉你的防护罩，然后在处理其他任何东西之前洗手，然后伸向肘部。
• 当你走出房间的时候，可以考虑安装一个有粘性的地板垫。

减轻：

如上面的图6所示，在SDS(安全数据表)中有详细的记录。确保您订购的所有粉末都有来自粉末供应商的SDS，并将它们收集到一个文件夹中，该文件夹存储在靠近入口的位置，以便于检索，如图5所示。

惰性气体窒息

预防:

惰性气体(氮气或氩气)用于每一个建筑，或储存在钢瓶(氩气)或管道从发电机(氮气)。正确的，无泄漏的设施设置和设备性能是至关重要的，以下是建议供应商对设备本身进行维护。在建造室中无法降至所需的PPM氧水平，或在维持这些水平时出现较大波动，可能与泄漏有关，应在继续进行之前与供应商进行处理。设备的使用者必须知道气体的关闭阀在哪里，以防他们因任何原因需要关闭它。

减轻：

主要的缓解装置是一个氧气传感器，如图7所示。这是一个重要的传感器，特别是在任何依赖惰性气体的设备周围的密闭空间，包括3D打印机和熔炉。如果氧气水平低于安全值，则会触发警报，并且需要立即疏散。

博客免责声明

这是为了补充您在使用设备之前必须接受的供应商培训，而不是为了替换它——如果信息不一致，您的供应商的培训和设备要求将压倒这里的任何讨论。PADT、作者和加德纳商业媒体对本文件的读者所做的任何决定或行为不承担法律责任。

我个人的经验来源于基于激光的金属3D打印工具的使用，特别是概念激光的MLab Cusing R设备。我希望这些信息对其他激光粉末床熔合金属系统的用户有帮助，对电子束系统也有帮助，但我没有个人经验来证明这一点。

地方、州和联邦政府的规定各不相同，这一点很重要——与当地消防队长(或同等权威机构)合作，作为起点，在你的每一步中都带着他们。如果在美国，尤其要熟悉OSHA粉尘爆炸指南和NFPA 484.，国家防火协会的易燃金属标准。