El uso de una impresora 3D basada en filamento (FDM) es una fuente de emisiones de nanopartículas. En concreto, se emiten principalmente partículas de 10 a 100 nm. A modo de comparación, los tamaños de partículas más pequeños medidos para abordar la contaminación atmosférica son las PM2,5, que miden 2500nm.
Para medir nanopartículas tan pequeñas, utilizamos sensores de alto rendimiento que cuentan todas las partículas de 7 a 5000nm. Se trata de los Contadores de Núcleos Condensados (CPC), que agrandan las partículas mediante un fluido condensado y permiten el recuento óptico.
Nuestro filtro P3D está compuesto por un medio HEPA y carbón activado. Se probó en un banco de medición para verificar su capacidad para filtrar nanopartículas de impresoras 3D.
La norma EN1822 define la clasificación de los filtros mediante una clasificación de filtros EPA, HEPA y ULPA.
Un filtro certificado garantiza el rendimiento para partículas de alrededor de 300 nm. No se ofrece ninguna garantía para partículas inferiores a 100 nm, razón por la cual realizamos mediciones adicionales para confirmar la eficacia de los filtros con las emisiones contaminantes de las impresoras 3D.
Hemos desarrollado y construido un banco de medición dedicado específicamente a probar el rendimiento de nuestros filtros. Una cámara de impresora 3D permite contener todas las partículas producidas y medir, antes y después de la filtración, la diferencia de concentración de nanopartículas a través del conducto de admisión.
II. ¿Cuál es el rendimiento del filtro Alveo3D en partículas de impresora 3D?
Teniendo en cuenta que el filtro HEPA 13 garantiza una eficacia del 99,95% a 300 nm según la norma EN1822, y que en la fabricación aditiva generamos principalmente partículas de menos de 100 nm, es necesario probar el rendimiento del filtro con mayor precisión.
Probamos varios tipos de medios H13 y H14. El equipo de Alveo3D seleccionó el que ofrecía el mejor equilibrio entre resistencia al aire y rendimiento de filtrado. Nuestro filtro P3D está equipado con un medio filtrante plisado de fibra de vidrio H13 impregnado de carbón activado.
Las mediciones revelaron un rendimiento mínimo del 97,30% y un rendimiento máximo del 99,44% en todas las partículas de hasta 7 nm. Estos resultados son muy satisfactorios para un medio HEPA que no es necesariamente eficaz para partículas inferiores a 100 nm. El filtro Alveo3D P3D, especialmente diseñado para la impresión 3D, ofrece un buen rendimiento para filtrar las nanopartículas de las impresoras 3D.
III ¿Por qué varía el rendimiento de los filtros?
La variación del rendimiento se explica por el caudal de aire del sistema de filtración, que influirá en la velocidad de paso de las partículas a través del filtro. Una velocidad de aire más lenta permite al filtro capturar más partículas.
También se explica por el tamaño de las partículas a filtrar, y cuanto más grandes sean, más eficaz será el filtro. La naturaleza del filamento y la temperatura de extrusión influirán en la dimensión de estas nanopartículas. En estas condiciones, el PLA será menos emisor que el ABS.
IV ¿Qué ocurre cuando se utiliza una impresora 3D sin filtración de aire?
Hemos observado aumentos muy rápidos de la concentración en nuestro banco de medición. Esta concentración se mantiene elevada durante un largo periodo de tiempo antes de volver a niveles más cercanos a la contaminación atmosférica.
Cuando el recinto está ventilado y filtrado, estos picos de contaminación se atenúan y el tiempo de exposición se reduce considerablemente. Esto permite al operador de la impresora 3D acceder de forma rápida y segura al interior de la carcasa a través del filtro HEPA P3D.
