114406 Tutkimus

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

31.1.2017

Hankkeen tavoitteena on varmistaa materiaalia lisäävän valmistuksen (3D-tulostus) turvallinen hyödyntäminen työpaikoilla. Hankkeessa määritetään mittausten avulla työntekijöiden altistuminen hiukkasille ja kaasumaisille yhdisteille materiaalia lisäävän valmistuksen eri työvaiheissa. Altistumista ja siitä aiheutuvaa riskiä arvioidaan työpaikka- ja työntekijäkohtaisesti. Altistumisen arviointiin sovelletaan työpaikan ohje-arvoja ja TTL:n tavoitetasoja sekä asiantuntijoiden tietämystä. Altistumisen ja riskin hallintaan esitetään ratkaisuja, joita ovat ensisijaisesti erilaiset torjuntatekniset ratkaisut tai työtapojen muutokset. Riskinhallintakeinojen toimivuus varmistetaan. Mittaustuloksia sovelletaan sisäilmamallinnukseen, jolloin tulokset ovat yleistettävissä erilaisiin työympäristöihin. Hankkeessa saavutettavat mittaus- ja mallinnustulokset sekä kehitetyt riskinhallintakeinot mahdollistavat uusien 3D-tulostusta hyödyntävien tuotantolaitosten suunnittelun niin, että työturvallisuusnäkökulmat voidaan huomioida jo suunnitteluvaiheessa. Materiaalia lisäävän valmistuksen parissa työskenteleviä työntekijöitä, yrityksiä ja maahantuojia ohjeistetaan turvallisista työskentelytavoista ja laitteiden oikeanlaisesta käytöstä.

Hankkeen vastuuhenkilö
Kaarle Hämeri

Aineistoa Materials-välilehdellä.

Ohjeistus turvalliseen 3D-tulostukseen saatavilla

15.2.2017

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

Aineistoa Materials-välilehdellä.

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. Materiaalia lisäävän valmistuksen (3D-tulostus) kaasu- ja hiukkaspäästöt eri työvaiheissa. TSR-loppuraportti 114337, 114374 ja 114406. 42 sivua. Työterveyslaitos 2016.
ISBN 978-952-261-671-5 (nid.)
ISBN 978-952-261-670-8 (pdf)

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


Tulosta 3D-turvallisesti. Telma-lehti 2-2017.


Uudet teknologiat tuovat uudenlaisia riskejä. Telma-lehti 3-2018

Hanketiedot

  • HakijaHelsingin yliopisto
  • ToteuttajaHelsingin yliopisto
  • Lisätietoja
  • Kaarle Hämeri
    kaarle.hameri@helsinki.fi
  • Toteutusaika
  • 1.1.2015 - 31.12.2016
  • Arvioitu valmistumisaika
  • 31.12.2016
  • Työsuojelurahaston päätös
  • 1.12.2014
    47 000 euroa
  • Kokonaiskustannukset
  • 62 000 euroa
  • Tulokset valmistuneet 21.2.2017

Aiheluokitus

  • 1. Työpaikkaratkaisujen vaikutukset
  • -1.1. tuotteiden, tuotannon ja työvälineiden kehittäminen
    -1.3. työympäristön kehittäminen
  • 2. Työyhteisöjen riskienhallinta
  • 4. Terveyden edistäminen työelämässä
  • 5. Työelämän terveysriskit ja kuormitustekijät
  • -5.5. kemialliset altisteet ja altistuminen