Emission von Feinstaub

Feinstaub entsteht überall, wo mechanische Prozesse ablaufen. Feinstaub setzt sich in den Atemwegen ab und kann vielfältige Komplikationen hervorrufen. Besonders gefährlich sind die sogenannten ultrafeinen Partikel (UFP). UFP sind Partikel, die kleiner sind als 100 Nanometer. Ultrafeine Partikel lagern sich in den Atemwegen an und können über den Riechnerv auch in das Gehirn gelangen.

In einer Studie fanden → Forscher des Illinois Institute of Technology heraus, dass 3D-Drucker, die mit Kunststoffen arbeiten, Feinstaub erzeugen. Durch Erhitzen und Drucken mit thermoplastischen Kunststoff können ultrafeine Partikel (UFP) mit Durchmessern unter 100 Nanometer ausgestoßen werden.

Die Messungen erfolgten in einem 45 m³ großen möblierten und klimatisierten Büroraum.

Die Studie wurde mit fünf handelsüblichen Desktop FDM-3D-Druckern durchgeführt. Gemessen wurde die Konzentration von ultrafeinen Partikeln (UFP) in der Luft.

Als Druckmaterialmaterial wurde PLA (Polyactid) und ABS (Acryl-Butadien-Styrol) verwendet. Beim Druck mit PLA-Filament wurden in der Minute rund 20 Milliarden UFP freigesetzt, bei ABS-Filament rund 200 Milliarden UFP.

In der Studie wurden die gemessenen Werte mit Emissionsraten anderer Geräte verglichen.

Die Emissionsrate ultrafeiner Partikeln beim 3D-Druckvorgang mit ABS lag ähnlich wie beim Grillen von Speisen auf Gas- oder Elektroherden bei niedriger Leistung.

Problematisch: Verschiedene Zusätze in Filamenten

PLA wird oft als unbedenkliches Filament aus nachwachsendem Mais beworben und verkauft. In der Praxis werden viele Zusätze beigemischt. PLA-Filament besteht aus einer Mischung vieler verschiedener Zusätze, Materialien, Additiven und nicht nur aus Maisstärke mit einem Farbstoff. Bis zu 40 % des Filaments besteht nicht aus Polyactid, dem „guten biologischen Rohstoff“.

Menschen, die direkt an 3D-Druckern arbeiten, atmen diesen Feinstaub ein. Eine langfristige Exposition (Ausgesetztheit) gegenüber solch hohen UFP-Konzentrationen kann zu Lungenkrebs oder Asthmaführen.

Emission schädlicher Chemikalien

Neben Feinstaub erzeugen 3D-Drucker im Schmelzverfahren verschiedene mehr oder weniger giftige Dämpfe, chemische Verbindungen.

Die allgemeine Meinung ist: ABS emittiert mehr gesundheitsschädliche Substanzen als PLA-Filament, weil ABS ein Produkt aus Erdöl ist. Doch wie bereits erwähnt – die Zusätze im PLA-Filament können ebenfalls für sehr giftige Ausdünstungen sorgen.

Untersuchungen zeigten, dass auch viele PLA-Filamente die toxischen Chemikalien Styrol und Chlormethyl – wen auch in sehr kleinen Mengen – freisetzen.

Styrol reizt die Atemwege, Haut, Augen und Schleimhäute und kann zu unspezifischen Symptomen wie Konzentrationsschwäche, Müdigkeit, Übelkeit, Schwindel oder Kopfschmerzen führen. Der Arbeitsplatzgrenzwert beträgt 20 ml/m3.

Chlormethan (auch Methylchlorid genannt) ist die häufigste chlorhaltige Verbindung in der Luft. Abgesehen von Industrieemissionen haben natürliche Emissionen von immergrünen Pflanzen oder Kartoffeln einen erheblichen Einfluss aus das natürliche Vorkommen von Chlormethan in der Atmosphäre.

Ab wann ein Abluftsystem beim FDM Filament-Drucker einsetzen?

Wenn ein FFF 3D-Drucker im Dauerbetrieb läuft, sollte das Zimmer gemieden oder für eine gute Abluft gesorgt werden. Aber …

Frischluft kontra gleichmäßige Wärmeverteilung im Bauraum

Verschiedene Druckmaterialien, wie ABS- oder Nylon-Filament, erfordern einen geschlossenen Druckraum mit konstanter Innentemperatur. Wenn beim Druck ein Abluftsystem Ausdünstungen, Dämpfe absaugt und Frischluft nachströmen lässt, ist die Idee mit der konstanten Temperatur im Bauraum dahin.

Die einzige vernünftige Lösung für dieses Problem besteht darin, den geschlossenen 3D FDM-Drucker in ein leeres Zimmer zu stellen, welches über einen Abluftventilator zur Frischluftversorgung verfügt.