PLA y ABS: emisiones de nanopartículas en impresiones 3D

I. ¿Qué es PLA y ABS?

PLA y ABS son dos tipos de polímeros ampliamente utilizados en la impresión 3D. Aquí tienes una breve descripción de cada uno:

1. PLA (ácido poliláctico):

• • Origen: Derivado de recursos naturales como el almidón de maíz o la caña de azúcar.
  • Características: Biodegradable, de baja toxicidad, emite menos gases tóxicos durante la impresión. Adecuado para proyectos ambientalmente conscientes y impresiones de prototipos.

2. ABS (Acrilonitrilo Butadieno Estireno):

• • Origen: Plástico termoplástico derivado del petróleo.
  • Características: Robusto, resistente y duradero. Emite vapores ligeramente tóxicos durante la impresión, por lo que se recomienda imprimir en un área bien ventilada. Ideal para piezas que necesitan resistencia mecánica.

El ABS ofrece características técnicas superiores, pero a menudo requiere el uso de una cámara cerrada o calentada para evitar fenómenos de contracción y desprende fuertes olores a plástico. Hemos medido las emisiones de nanopartículas de estos dos filamentos de impresión 3D. ¿Es el PLA menos nocivo que el ABS?

II. Comparación entre PLA y ABS: El protocolo

Realizamos dos series de mediciones en la misma impresora. Se imprimió el mismo objeto con temperaturas de boquilla y lecho específicas para cada filamento. 215°/60°C para el PLA, 250°/110°C para el ABS. Los filamentos proceden del mismo fabricante para garantizar las características más similares posibles.

Es posible encontrar grandes diferencias de composición entre las mismas familias de termoplásticos de distintos fabricantes. Esta base suele ser similar pero hay una cantidad importante de aditivos potenciales que cada fabricante puede añadir para dar propiedades específicas: color, textura, resistencia mecánica o térmica, etc.
La impresora se colocó en un recinto Alveo3D de 60x60x60cm sin activar el sistema de filtración de aire.

La medición de partículas se realiza mediante un contador de partículas por condensación (CPC). El dispositivo mide con precisión el rango de partículas de 20 a 100 nm. Entre cada prueba, se ventila la sala y se toma una lectura de la concentración de partículas en el aire ambiente.

III. Comparación PLA vs. ABS: Resultados

Los datos recogidos en las dos pruebas ponen de relieve dos principios fundamentales:

1. El ABS produce más nanopartículas que el PLA.
2. El PLA no es inocuo.

En la práctica, antes de cada prueba en aire ambiente, medimos 4000 nanopartículas/cm3 de aire.

• Durante la impresión con PLA, medimos una concentración máxima de 66000 nanopartículas/cm3 con una media de unas 15000 nanopartículas/cm3.
• Durante la impresión en ABS, la concentración máxima alcanzada fue de 260000 nanopartículas/cm3 con una media de 150000 nanopartículas/cm3.

Las concentraciones más elevadas se miden al principio de la impresión, independientemente del filamento utilizado. En los primeros 5 minutos, la concentración aumenta fuertemente, se estabiliza en un valor medio y luego disminuye lentamente al final de la impresión.

IV. Impresión 3D: Precauciones

El uso de una carcasa de impresora 3D pone de manifiesto las emisiones de nanopartículas de los filamentos PLA y ABS. Aunque este filamento de PLA requiere temperaturas de fusión más bajas y genera menos nanopartículas que el ABS, seguimos observando concentraciones 16 veces superiores a los niveles atmosféricos.

Durante la fase más crítica de la impresión en ABS, registramos concentraciones más de 60 veces superiores a los niveles atmosféricos. Para evitar la exposición a niveles tan altos de concentraciones de nanopartículas en el aire, recomendamos:

• Colocar la impresora 3D en una habitación espaciosa y bien ventilada.
• Encerrar la impresora con una carcasa equipada con un sistema de filtración o extracción de aire.
• Ventilar la zona durante al menos 5 minutos antes de abrir la carcasa para acceder a la impresora.
• Utilizar un sistema de filtración de partículas eficaz para las emisiones de la impresora FDM (10-100 nm).

Esta contaminación invisible de nanopartículas está presente en el proceso de fabricación aditiva para todos los tipos de filamentos, ya sean de origen natural como el PLA o derivados del petróleo como el ABS.

Si imprimes en casa, es aconsejable colocar la impresora en una habitación bien ventilada y hacerle una carcasa equipada con un sistema de filtración de aire como el AlveoONE. Para las empresas o los centros de formación, la carcasa de policarbonato-aluminio hecha a medida representa una solución estética y eficaz para proteger a los operadores y al público.