Materiaalia lisäävän valmistuksen (3D-tulostus) kaasu- ja hiukkaspäästöt eri työvaiheissa (yhteishankkeet 114337 114374 114406)

Tiivistelmä

Työterveyslaitos yhdessä Aalto-yliopiston ja Helsingin Yliopiston kanssa selvittävät 3D-tulostustyön vaikutusta työympäristöön. 3D-tulostuksessa sulatetaan/muokataan materiaalia (mm. termoplastisia muoveja), jolloin hengitysilmaan on mahdollista vapautua epäpuhtauksia. Työntekijöiden altistuminen erityisesti pienille ja ultrapienille hiukkasille sekä kaasumaisille epäpuhtauksille 3D-tulostuksen eri työvaiheissa selvitetään mittausten avulla. Eri työvaiheita ovat mm. materiaalin esikäsittely, varsinainen tulostustyö ja valmiin kappaleen jälkikäsittely.

Hankkeen tavoite on varmistaa materiaalia lisäävän valmistuksen turvallinen hyödyntäminen työpaikoilla. Mittaustuloksien avulla arvioidaan työntekijöiden altistuminen hengitysilman epäpuhtauksille sekä etsitään keinoja mahdollisten päästöjen hallintaan. Hankkeen tulosten perusteella materiaalia lisäävän valmistuksen parissa työskenteleviä yrityksiä ja heidän työntekijöitään sekä laitteiden valmistajia ja maahantuojia ohjeistetaan turvallisista työskentelytavoista ja laitteiden työturvallisuusnäkökulmat huomioivasta käytöstä. Lisäksi saavutettavat mittaus- ja mallinnustulokset sekä kehitetyt riskinhallintakeinot mahdollistavat uusien 3D-tulostusta hyödyntävien tuotantolaitosten suunnittelun niin, että työturvallisuusnäkökulmat voidaan huomioida jo suunnitteluvaiheessa. Tutkimus keskittyy työympäristöihin, mutta tulokset ovat käytettävissä myös ns. 3D-harrastetulostimien riskien tunnistamisessa pienen mittakaavan tulostustyössä.

Hankkeen vastuuhenkilö

Anna-Kaisa Viitanen

Tiedote

Ohjeistus turvalliseen 3D-tulostukseen saatavilla

Työntekijät voivat altistua 3D-tulostuksessa eli materiaalia lisäävässä valmistuksessa sekä hiukkasmaisille epäpuhtauksille että kaasumaisille yhdisteille. Altistua voi tulostusmateriaalin käsittelyssä, varsinaisessa tulostamisessa, tulostetun kappaleen jälki- ja pintakäsittelyssä sekä huolto- ja kunnossapitotöissä.

Työterveyslaitoksen, Helsingin yliopiston ja Aalto-korkeakoulusäätiön tutkijat selvittivät yhteishankkeessa 3D-tulostamisen kemikaaliturvallisuutta, jolloin tutkittavina olivat sekä hiukkasmaiset että kaasumaiset epäpuhtaudet. Kuumat prosessit synnyttävät nanohiukkaspäästöjä ja vapauttavat kaasumaisia yhdisteitä, kun taas mekaaninen työstö ja jauhemaisten materiaalien käsittely vapauttavat ilmaan pieniä ja karkeita hiukkasia.

Tutkijat havaitsivat, että 3D-tulostusta hyödyntävällä alalla ei tarpeeksi hyvin tunneta kemiallisten altisteiden vaikutuksia eikä suojautumiskeinoja altisteille.

Työsuojelurahasto rahoitti tutkimusta, jonka tuloksista laadittiin sekä työpaikoille että työterveyshuoltoon ohjeistukset, jotka ovat saatavilla Työterveyslaitoksen internet-sivuilla: Tietokortti 34: Ohjeita turvalliseen 3D-tulostukseen ja Malliratkaisu: 3D-tulostuksen kemikaaliturvallisuus työpaikoilla.

Mittauksin ja kyselyin altistustietoa

Mittauksissa tutkittiin hiukkasten käyttäytymistä 3D-tulostuksessa ja muovien lämpöhajoamistuotteina mahdollisesti syntyviä kaasuja.

Hankkeessa mitattiin pientulostimia, joita käytetään erityisesti kirjastoissa, oppilaitoksissa ja toimistoissa. Pientulosten päästöjä mitattiin emissiokammiossa, laboratoriotiloissa ja toimistohuoneessa.

Työturvallisuutta kartoitettiin 3D-tulostusta hyödyntävissä yrityksissä myös kansainvälisellä kyselyllä. Seitsemään kysymykseen vastasi 336 henkilöä.

Ärsytysoireita, syöpäriski, allergisointi

Altistumisen havaittiin riippuvan muun muassa työvaiheesta, käytettävästä tulostustekniikasta ja 3D-tulostusmateriaalista.

Kemikaaleja käytetään runsaasti 3D-tulostettujen kappaleiden jälki- ja pintakäsittelyssä. Kemikaaleista esimerkiksi epoksi-, akrylaatti- ja isosyanaattiyhdisteet ovat haitallisia, jolloin suojautumiseen pitää kiinnittää erityistä huomiota.

Jauhemaiset materiaalit pölyävät. Nämä materiaalit voivat aiheuttaa ihon ja hengitysteiden ärsytysoireita työntekijöille.

Pölyä vapautuu etenkin 3D-tulostettujen kappaleiden hionnassa.

Metallitulostamisen metalleista osa on syöpävaarallisia. Kun käsitellään nestemäisiä tulostusmateriaaleja, iho on suojattava. Epoksihartsit ja muut kovettumattomat muovikemikaalit allergisoivat voimakkaasti, joten niitä pitää käsitellä erityisen varovasti.

Kotelointi ja ilman johtaminen ulos tepsivät

Koteloimattomista pientulostimista vapautuu nanohiukkasia hengitysilmaan. Hiukkasia pystytään torjumaan tehokkaasti koteloinnilla, josta ilma johdetaan poistoilla ulos työtiloista.

Teollisen mittakaavan tulostimista tutkittiin tuotantolaitosten hiukkas- ja kaasupitoisuuksia sekä määritettiin tarvittavat riskinhallintakeinot.

Teollisen mittakaavan tulostimet ovat tyypillisesti koteloituja, mikä vähentää nanohiukkasten vapautumista. Teollisessa tulostuksessa nanohiukkaspitoisuudet olivat tyypillisen teollisuusympäristön tasolla tai jopa sen alle. Johtamalla päästöt ulos kotelosta, tehostuu kotelon suoja edelleen.

Tuloksia on esitelty useissa kansainvälisissä konferensseissa ja julkaisuissa.
 

Toimittaja
Hannu Kaskinen

Aineisto

Anna-Kaisa Viitanen, Anneli Kangas, Marika Huhtiniemi, Tomi Kanerva, Helene Stockmann-Juvakkala, Arto Säämänen, Kirsi Kukko, Jukka Tuomi, Jouni Partanen, Kimmo Kallonen ja Kaarle Hämeri. . TSR-loppuraportti 114337, 114374 ja 114406. 42 sivua. Työterveyslaitos 2016.ISBN 978-952-261-671-5 (nid.),ISBN 978-952-261-670-8 (pdf). Avaa

Tietokortti 34: Ohjeita turvalliseen 3D-tulostukseen. Työterveyslaitos 2016.https://www.ttl.fi/wp-content/uploads/2017/01/Ohjeita-turvalliseen-3D-tulostukseen.pdf

Malliratkaisu: 3D-tulostuksen kemikaaliturvallisuus työpaikoilla. Työterveyslaitos 2016. http://mb.cision.com/Public/5751/2134887/86ab1364ec6d8361.pdf

Tiedon sillan 2018 juttu: Tulosta 3D-turvallisesti. https://tiedonsilta.fi/tulosta-3d-turvallisesti/

Uudet teknologiat tuovat uudenlaisia riskejä. Telma-lehti 3-2018. http://https://telma-lehti.fi/uudet-teknologiat-tuovat-uudenlaisia-riskeja