Muovien 3D-tulostamisen työhygienia ja käyttäjäturvallisuus

Tiivistelmä

Tämä stipendihanke mahdollistaa laaja-alaisesti muovien 3D-tulostamiseen liittyvän työhygieniaa, työsuojelua ja käyttäjäturvallisuutta käsittelevän väitöskirjatyön päättäminen. Työssä kerätty monipuolinen aineisto mahdollistaa laajan 3D-tulostamisen alan työhygieenisen tarkastelun ja antaa pohjan tulostustyöhön liittyvän työsuojelun kehittämiselle. Alan vielä kehittyessä on tärkeää, että edistys ei kulje ainoastaan tekniikan tahdittamana, vaan myös työsuojelu otetaan huomioon.

Hankkeen vastuuhenkilö

Antti Väisänen

Tiedote

Työhygieeniset altisteet muovien 3D-tulostustöissä

Tiivistelmä

Väitöskirjahankkeessa tutkittiin työhygieenisten altisteiden pitoisuustasoja ainutlaatuisen laaja-alaisesti muovien 3D-tulostustöissä. Työssä mitattiin erilaisten kemiallisten ja hiukkasmaisten työhygieenisten altisteiden pitoisuuksia muovien 3D-tulostustöiden aikana. Aineistoa kerättiin niin toimisto-, laboratorio-, kuin teollisuusympäristöistä muoveja lämpömuovaavien ja valokovettavien 3D-tulostusmenetelmien käytön aikana. Sekä kemiallisia että hiukkasmaisia altisteita esiintyi käytännössä kaikissa 3D-tulostustöissä, ja pitoisuustasot olivat pääasiassa kohtalaisia. Altisteita kuitenkin esiintyy ja 3D-tulostimien käytössä on tärkeää soveltaa sopivia työsuojelullisia toimenpiteitä, jotta altistumisesta ei synny haittaa työntekijälle.

Lähtökohdat

3D-tulostamisen yleisyys tuotantomenetelmänä on kasvanut valtavasti 2010-luvun taitteesta alkaen. Muovien 3D-tulostamisesta vapautuvia altisteita ja niiden pitoisuustasoja on kuitenkin tutkittu vasta vähän, joten alan terveysturvallisuutta edistävää tutkimusaineistoa on olemassa vain niukasti. Tämän hankkeen tavoitteena oli tutkia muoveja lämpömuovaavien ja valokovettavien 3D-tulostusmenetelmien työhygieniaa ja dokumentoida erilaisten altisteiden pitoisuustasot 3D-tulostustöissä.

Aineisto

Hankkeessa kerättiin kattava aineisto monenlaisissa todellisissa työympäristöissä (toimisto-, laboratorio- ja teollisuusympäristöt) liittyen erilaisten 3D-tulostusmenetelmien (materiaalia lämpömuovaavat ja valokovettavat menetelmät) ja -materiaalien käytön työhygieniaan. Tutkittuihin altisteisiin kuuluivat haihtuvat orgaaniset yhdisteet, karbonyyliyhdisteet, ultrapienet hiukkaset, karkeat ja pienhiukkaset, sekä pölyn pitoisuudet työympäristössä.

Menetelmät

Työssä sovellettiin useita standardoituja mittausmenetelmiä: ISO 16000-6 (haihtuvat orgaaniset yhdisteet), ISO 16000-3 (karbonyyliyhdisteet), EN 481 (pöly), sekä reaaliaikaisia mittalaitteita hiukkaspitoisuuksien massa- ja lukumääräpitoisuuksien selvittämiseen. Mittaustuloksia verrattiin kansallisiin ja kansainvälisiin raja- ja vertailuarvoihin, jotta tulokset saatiin suhteellistettua vakiintuneiden arvojen perusteella.

Tulokset ja johtopäätökset

Kaikkien tutkittujen 3D-tulostusmentelmien ja -materiaalien käytössä työympäristöissä esiintyi kemiallisia tai hiukkasmaisia altisteita, useimmiten molempia. Mitattujen altisteiden pitoisuustasot olivat kuitenkin maltillisia tai matalia suhteutettuna sovellettaviin raja- ja vertailuarvoihin. Tästä huolimatta on tärkeää tiedostaa, että altistusta tapahtuu aina 3D-tulostustöitä tehdessä, myös jälki- ja esikäsittelyissä, mutta altistusta voidaan myös hallita soveltuvin toimenpitein.

Uutuusarvo ja sovellettavuus

Hankkeessa koottu aineisto toi merkittävää lisätietoa altistustasoista erilaisille kemiallisille ja hiukkasmaisille tekijöille erilaisissa 3D-tulostustöissä. Kattavan altisteiden tunnistamisen johdosta tärkeimmät altisteluokat voitiin myös tunnistaa. Tulosten avulla työpaikoilla voidaan tunnistaa 3D-tulostustyön riskitekijät ja niiden hallinnassa voidaan hyödyntää teknisiä ja työtapoihin liittyviä menetelmiä. Tulokset tuovat lisäksi apua työterveyshuollolle, kun työn riskitekijät tunnetaan.

Aineisto

Antti Väisänen, Lauri Alonen, Sampsa Ylönen & Marko Hyttinen. Volatile organic compound and particulate
emissions from the production and use of thermoplastic biocomposite 3D printing filaments. Journal of Occupational and Environmental Hygiene.
https://doi.org/10.1080/15459624.2022.2063879 Avaa

Antti Väisänen, Lauri Alonen, Sampsa Ylönen & Marko Hyttinen. Organic compound and particle emissions of additive manufacturing with photopolymer resins and chemical outgassing of manufactured resin products. Journal of Toxicology and Environmental Health, Part A.
https://doi.org/10.1080/15287394.2021.1998814
Avaa

Antti Väisänen. Chemical and particulate contaminants produced in adiitive manufacturing (3D printing) of plastics. University of Eastern Finland. 2023.
SBN: 978-952-61-4768-0 (nid.)
ISBN: 978-952-61-4769-7 (PDF)
ISSNL: 1798-5668
ISSN: 1798-5668
ISSN: 1798-5676 (PDF) Avaa