Como mencionamos en nuestro artículo anterior “¿Qué filamento de impresora 3D emite más nanopartículas?“, utilizar filtros de impresora 3D al imprimir es ahora esencial para protegerse de estas emisiones tóxicas.
Estos gráficos realizados por BFR muestran durante una impresión 3D, el número de partículas emitidas en función de su tamaño. El primero se refiere al PLA y el segundo al ABS. Gracias a estas mediciones podemos ver que los filamentos emiten principalmente nanopartículas por debajo de 300 nm (de 10 a 200nm para la gran mayoría). Y que es importante utilizar un filtro especialmente probado para este rango de tamaños.
Elegir el filtro de impresora 3D adecuado es un hito. Utilizar un filtro probado y certificado es necesario para garantizar el rendimiento para partículas de alrededor de 300 nm. Pero como las impresoras 3D de fabricación aditiva generan sobre todo partículas de menos de 100 nm, es necesario probar el rendimiento de un filtro más a fondo.
Para ello, contamos con un banco de medición especialmente dedicado al estudio de las partículas emitidas al imprimir en 3D
Para medir la eficacia de nuestros filtros P3D, realizamos varias series de pruebas en el recinto alternando una medida de prefiltración y otra de postfiltración.
Cuando realizamos el estudio, en 2021, el banco de medición estaba en desarrollo y las distintas medidas se tomaron manualmente aguas arriba y aguas abajo del filtro en el conducto.
II. Evaluar la eficacia del filtro P3D en función de la concentración de partículas presente en el recinto de la impresora 3D.
El filtro está equipado con un medio filtrante plisado de fibra de vidrio H13 impregnado de carbón activado.
Para medir la eficacia del filtro P3D, decidimos probarlo con diferentes filamentos de PRUSAMENT y PRUSA
Determinamos un índice de eficacia medio a lo largo de varias series para compensar los posibles errores de medición relacionados con el tiempo de lectura del contador de partículas
Las concentraciones de partículas (p/cm3) se miden a diferentes caudales de aire. Este caudal de aire es proporcional a la velocidad del aire que pasa a través del medio filtrante HEPA 13. Puede alterar el rendimiento de la filtración.
III. Compare the efficiency of the 3D printer filter depending on the filament and on the airflow
En cuanto a la eficacia en función de los filamentos, observamos que la naturaleza del filamento influye en la eficacia de la filtración. Podemos explicar este fenómeno teniendo en cuenta el tamaño de las partículas emitidas durante el proceso de impresión.
El ABS se imprime a una temperatura más elevada que el PETG, que a su vez se imprime a una temperatura más elevada que el PLA. Encontramos la misma jerarquía en lo que respecta a la eficacia de la filtración, lo que parece confirmar que una temperatura de extrusión elevada genera partículas más pequeñas (inferiores a 100 nm), lo que reduce la eficacia de la filtración.
Sin embargo, no podemos determinar en qué medida la composición del filamento y la temperatura de extrusión influyen en el tamaño de las partículas emitidas. En este caso, un análisis granulométrico de las partículas podría ser pertinente
En cuanto a la eficacia de la filtración en función de su caudal de aire, se observa una mejora al reducir el caudal de aire. Por lo tanto, a menor tasa de intercambio de aire, la concentración en el recinto aumentará. Este flujo de aire también puede tener un impacto en la calidad de impresión.
En general, un filamento con una temperatura de extrusión más elevada emite más partículas. Sin embargo, no siempre es así. El policarbonato se imprime a una temperatura más elevada que el ABS (275°), pero no es más emisivo. Para completar nuestros resultados, pronto realizaremos pruebas adicionales con otros filamentos.
IV. ¿Y el cambio de filamento?
Durante un cambio de filamento, las emisiones de nanopartículas vuelven a ser considerables.
Basándonos en nuestras mediciones durante el cambio de filamento, observamos varios fenómenos específicos:
- La producción de partículas es rápida e importante en cuanto se calienta la extrusora.
- Con la ventilación, las altas concentraciones de partículas se reducen significativamente en el recinto: ahora sólo se tarda unos 5 minutos, antes se tardaba más de 20 minutos sin utilizarla.
- El pico de concentración de partículas se produce unos 2 minutos después del cambio de filamento. Esto puede explicarse por la latencia de lectura del contador de partículas.
V. Nuestras recomendaciones
Con estas diferentes mediciones, hemos podido llegar a algunas conclusiones y recomendaciones.
Hemos comprobado la eficacia de la ventilación rápida. En el siguiente escenario, se detecta un defecto de impresión que requiere una parada rápida del proceso de fabricación seguida de un acceso a la impresora. La activación de la ventilación rápida (100% de la potencia de ventilación, es decir, 40 m³/h) permite reducir la concentración de partículas de 500.000 p/cm³ a menos de 10.000 p/cm³ en 4 minutos.
Dependiendo de los filamentos utilizados, la eficacia del filtro P3D puede variar.
Por ello, recomendamos a los operadores
- Favorezcan los filamentos de baja emisión como el PLA.
- Utilizar la filtración de aire de forma continua, ya que los niveles de contaminación del aire se superan sistemáticamente al imprimir.
- Tener las interfaces de control del ventilador y de la impresora accesibles fuera del recinto para evitar la exposición durante la impresión.
- Reduzca el tiempo de exposición. Una vez finalizada la impresión, también se recomienda cerrar la cámara con la ventilación encendida. Dado que muy pocos estudios demuestran los efectos de las nanopartículas en términos de toxicidad en el cuerpo humano, es difícil decir a qué nivel de concentración de partículas puede llegar a ser tóxico para la salud.
Por lo tanto, es importante aplicar un principio de precaución limitando el tiempo de exposición, especialmente cuando se accede a la impresora al cambiar los filamentos y al final del proceso de impresión.
Recomendaciones de ventilación (filtro P3D)
Compatible con la tarjeta de control electrónico V2
- ABS: 80% de ventilación hasta el inicio de la impresión. 30 a 40% durante toda la impresión y hasta que la apuesta se enfríe.
- PETG/PLA: 80% de ventilación hasta el inicio de la impresión. 50 a 70% durante la impresión y hasta que la cama se enfríe. Al principio y al final del ciclo de impresión, también puede vaciar rápidamente la impresora si necesita acceder a ella inmediatamente
VI. ¿Cuándo se debe cambiar el filtro de la impresora P3D?
El filtro dura hasta 600 horas en las condiciones más adversas:
- Utilización de filamentos altamente emisivos como el ABS
- Altas temperaturas de filtración (de 45 a 60°C)
- Entorno húmedo
Hay varios factores que determinan la vida útil de un filtro, y recomendamos que los filtros se sustituyan cada 6 meses para un uso ocasional
Siempre que los filtros se conserven en su embalaje original, sin exponerlos a la luz solar ni a la humedad, su eficacia no se verá alterada y podrán utilizarse hasta un año después de su compra.
Sin embargo, una vez que el filtro esté fuera de su embalaje, comenzará a saturarse y su eficacia se reducirá tras 6 meses de exposición al entorno natural
Si desea más información, puede consultar el estudio completo a continuación:
Si le interesa el impacto de las temperaturas en las impresiones 3D, puede ver este vídeo:
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