COV en la impresión 3D: Todo lo que necesita saber

I.¿Qué son los COV?

COV es el acrónimo de “Compuesto Orgánico Volátil“. Los COV tienen puntos de ebullición muy bajos y se liberan fácilmente en forma de vapor o gas de los productos que los contienen. El origen de esta sustancia puede ser artificial o natural. Se sabe que algunos son inofensivos para la salud, el resto son tóxicos para el ser humano.

Algunos compuestos COV comunes son el formaldehído, el benceno, el estireno, la acetona… y se producen a partir de muchos productos de consumo como cigarrillos, pegamento, pinturas, líquidos de limpieza en seco, conservantes de la madera y resina para impresoras. Equipos de limpieza y desinfección, ambientadores, materiales de construcción, impresoras, fotocopiadoras, pesticidas, etc. Los COV están presentes en todas partes a nuestro alrededor, incluidos los objetos domésticos.

Fuente: Internet

II. COV en la impresión 3D

De hecho, cuando hablamos de emisiones en la impresión 3D, nos referimos principalmente a las micropartículas en la impresión FDM y a la liberación de COV en la impresión 3D con resina SLA. Estos compuestos son emitidos por los materiales utilizados en las impresoras 3D, especialmente cuando se imprime con ciertos tipos de filamentos (ABS) o resinas.

En el caso de la SLA, los COV en la impresión 3D se refieren a los gases y vapores emitidos antes de la impresión (preparación del material), durante el proceso de impresión y después de la impresión (limpieza). Pueden plantear riesgos para la salud de las personas expuestas a ellos, incluidos los fabricantes y las personas que se encuentren cerca, todos los cuales pueden verse afectados por la liberación de COV.

Comparación entre el ultraparticlue y los COV

A continuación le explicamos cómo intervienen los COV en la impresión 3D:

1. Impresión FDM y emisiones de COV

Las emisiones de compuestos orgánicos volátiles (COV) de las impresoras 3D de modelado por deposición fundida (FDM) son motivo de preocupación debido a los posibles riesgos para la salud que conlleva la inhalación de estos compuestos. Los estudios han demostrado que los distintos tipos de materiales de filamento utilizados en la impresión FDM, como el ABS y el PLA, liberan distintas cantidades de COV durante el proceso de impresión. El proceso de calentamiento de estos materiales plásticos para crear los objetos impresos en 3D provoca la liberación de COV.

Fuente: Ciencia y Tecnología Medioambientales

Se ha observado que los filamentos de ABS, en particular, liberan un mayor número de COV en comparación con los filamentos de PLA. Esto sugiere que los usuarios de ABS pueden estar expuestos a mayores volúmenes de emisiones potencialmente peligrosas. Algunos de los COV identificados en las emisiones incluyen el estireno, que se sabe que libera el ABS, y la lactida, que procede del PLA. Otros tipos de filamentos, como el ASA y el nailon, también pueden liberar COV.

COV en la impresión 3D FDM

2. Impresión SLA y emisiones de COV

La impresión SLA libera significativamente más COVs en comparación con la impresión FDM. De hecho, las emisiones de COVs de la impresión SLA pueden ser de 3 a 6 veces más altas.

El estudio fue publicado en 2022 por la American Chemical Society. Identificaron y cuantificaron una lista exhaustiva de COV emitidos utilizando un laboratorio analítico establecido que incluye una base de datos específica para ambientes interiores. Estas son algunas de las principales conclusiones del estudio:

1. 🔍 Alta emisión de COV, baja de partículas: El estudio observó emisiones mínimas de partículas, pero identificó de 30 a más de 100 COV individuales emitidos a través de diferentes fases del proceso de impresión 3D SLA, incluyendo la impresión, el lavado y el curado. Las emisiones totales de COV fueron notablemente superiores a las de la impresión 3D por extrusión de material, y los principales COV estaban relacionados con la resina y los productos químicos utilizados en estos procesos.
2. 🛠️ Variedad de sustancias químicas emitidas: Se identificó una mezcla compleja de sensibilizadores, carcinógenos, irritantes y productos químicos inflamables, incluidos ésteres, alcoholes, aldehídos, cetonas, aromáticos e hidrocarburos, como emisiones de los procesos de SLA. Estas emisiones pueden suponer un peligro para la calidad del aire interior y la salud humana, especialmente en entornos no industriales en los que se utilizan habitualmente impresoras 3D.
3. 🚨 Riesgos para la salud derivados de la exposición: Los COV emitidos, incluidos irritantes y carcinógenos conocidos como el formaldehído y el naftaleno, podrían superar los niveles recomendados en interiores, causando potencialmente irritación y otros efectos sobre la salud de los usuarios.

Emisiones de COV (compuestos orgánicos volátiles) durante las distintas fases del proceso de impresión 3D SLA. Fuente: ACS Chem. Health Saf

1. Etapa previa a la impresión: Antes de que comience la impresión, la concentración de COV de fondo es relativamente baja; el gráfico de barras muestra un nivel ligeramente superior a 1000 µg/m³.
2. Fase de impresión: Durante la impresión, la concentración de COV y los índices de emisión aumentan bruscamente. La concentración alcanza un máximo muy por encima de 6000 µg/m³, significativamente superior a los niveles previos a la impresión. Del mismo modo, la tasa de emisión durante la impresión también aumenta, superando notablemente la tasa de fondo, pero no alcanza un pico tan alto como la concentración.
3. Etapa posterior a la impresión: Después de la impresión, durante la fase de “Decaimiento”, tanto la concentración como los índices de emisión disminuyen, pero siguen siendo superiores a los niveles de fondo. En la fase de “Lavado” se produce de nuevo un ligero aumento de los índices de emisión, indicado por un aumento de las barras azules. Durante la fase de “Curación”, la concentración y los índices de emisión descienden, y los índices de emisión se aproximan a los niveles de fondo.
4. Emisiones de COV específicos: El segundo gráfico enumera los COV específicos emitidos durante las fases de “Impresión”, “Lavado” y “Curado”. Aquí, el isopropanol tiene un notable pico de emisiones durante la fase de “Lavado”, alcanzando una tasa de emisión de más de 800 µg/h.

III. Laboratorios dentales y fabricantes de equipos médicos ⚠️

Uno de los principales sectores que utiliza ampliamente los métodos SLA es la fabricación de equipos médicos. Estos fabricantes emplean la impresión 3D SLA para crear una gran variedad de equipos médicos, incluidos instrumentos quirúrgicos, implantes dentales y modelos médicos, etc.

La tecnología SLA permite la producción rápida de piezas médicas y dentales detalladas y específicas. Es especialmente útil para trabajos dentales personalizados en clínicas y laboratorios, así como para crear dispositivos médicos económicamente viables.

Sin embargo, los fabricantes de dispositivos médicos deberían preocuparse más por los COV emitidos durante el proceso de impresión 3D. Los trabajadores que participan en las fases de impresión 3D y postprocesamiento corren un mayor riesgo de exposición a los COV si no se aplica una ventilación adecuada ⚠️

Fuente: Formlabs

IV. ¿Hasta qué punto son nocivos los COV para la salud humana?

Los compuestos orgánicos volátiles (COV) están presentes en el aire prácticamente en todas partes. Algunas sustancias no suponen ningún riesgo para el ser humano, mientras que la exposición excesiva a otras puede provocar problemas respiratorios, así como problemas en los ojos, la nariz y la garganta. Los casos graves pueden causar daños en los riñones, el hígado y el sistema nervioso central, entre otros órganos.

Cuando se está expuesto a grandes cantidades de COV durante un periodo de tiempo prolongado, se han detectado incluso niveles importantes de cáncer. Los niños y las personas asmáticas son más vulnerables a los efectos negativos de este compuesto. Los COV afectan al sistema respiratorio y a los pulmones, provocando debilidad muscular, según un artículo publicado por la Asociación Americana del Pulmón.

COV presentes en la resina de impresión 3D y posibles efectos negativos

📝Nota:

• Esta tabla enumera algunos de los COV más comunes que se encuentran en las resinas de impresión 3D. Los COV específicos presentes pueden variar en función de la marca y la formulación de la resina.
• IARC (Centro Internacional de Investigaciones sobre el Cáncer) forma parte de la Organización Mundial de la Salud (OMS).

V. Reducir los riesgos

Para reducir los riesgos asociados a las emisiones de compuestos orgánicos volátiles (COV) procedentes de la impresión (SLA) en entornos como clínicas dentales, laboratorios dentales e instalaciones de fabricación de equipos médicos, considere la implantación de las siguientes soluciones:

✅ Cubierta PrintBox SLA: Ofrecido por Alveo3D, este recinto está diseñado específicamente para contener las impresoras SLA, reduciendo eficazmente la propagación de COV en el espacio de trabajo. Es una solución específica para mantener la calidad del aire durante el proceso de impresión.

Con 50 mm de espesor capa de carbón activado puede tratar mejor la absorción de COV. Para descubrir toda nuestra solución para la seguridad de la impresión 3d en resina, puede leer íntegramente nuestro artículo 👉:La mejor solución para la seguridad de la impresión 3d en resina

✅ Espacio de trabajo bien ventilado: Asegúrese de que la zona donde se realiza la impresión SLA está bien ventilada. Esto ayuda a diluir y eliminar los contaminantes del aire, incluidos los COV, reduciendo así la posible exposición.

✅ Zonas de curado y postprocesado adecuadas: Designe zonas específicas para el curado y el postprocesado de los artículos impresos. Estas zonas deben estar equipadas con sistemas adicionales de ventilación o purificación del aire para gestionar eficazmente la emisión de gases.

Controles periódicos de la calidad del aire: Implemente una rutina de control periódico de la calidad del aire dentro de las instalaciones para garantizar que los niveles de COV se mantienen dentro de los límites de seguridad.

✅ Uso de equipos de protección: Al manipular resinas no curadas o durante el preprocesamiento de piezas impresas, el personal debe utilizar equipos de protección individual (EPI) adecuados, como guantes, mascarillas y gafas.

Adoptando estas medidas, las instalaciones que utilizan la tecnología SLA pueden mitigar significativamente los riesgos para la salud asociados a las emisiones de COV, garantizando un entorno de trabajo más seguro para todos los implicados.

VI. Opinión de Alveo3D

De hecho, los fabricantes quieren producir resina y filamento sin olor, pero esto podría hacer que las personas sean menos cuidadosas. La transparencia sobre los niveles de toxicidad de los COV y sus efectos es crucial para una impresión 3D segura. La seguridad de la impresión 3D, especialmente en lo que respecta a emisiones y materiales, merece un debate más abierto.

Los fabricantes de impresoras 3D deberían informar por adelantado a los compradores sobre los posibles peligros:

• Manuales del producto: Ir más allá de las advertencias básicas. Incluir información detallada sobre los peligros potenciales asociados a las emisiones de COV, humos y nanopartículas.
• Recomendaciones sobre ventilación: Las empresas podrían aconsejar sobre las configuraciones de ventilación adecuadas para los distintos tipos de impresoras.
• Centrarse en materiales más seguros: Invertir en investigación y desarrollo de filamentos y resinas de bajas emisiones beneficiaría a todos.
• Filtro de alta eficiencia: Busque filtros con certificaciones o resultados de pruebas de laboratorios independientes.

Referencias

1. Zhang, Q., Davis, A. Y., & Black, M. S. (2022). Emissions and Chemical Exposure Potentials from Stereo lithography Vat Polymerization 3D Printing and Post-processing Units. ACS Chemical Health & Safety, 29(3), 184–191.
2. Azimi, P., Zhao, D., Pouzet, C., Crain, N. E., & Stephens, B. (2016). Emissions of Ultrafine Particles and Volatile Organic Compounds from Commercially Available Desktop Three-Dimensional Printers with Multiple Filaments. Environmental Science & Technology, 50(3), 1260–1268.

VII. FAQ