金屬粉末3D打印的安全隱患與防護措施

金屬粉末3D打印有著一定的安全隱患，粉末和惰性氣體使用中的風(fēng)險，火災(zāi)和爆炸的風(fēng)險，粉塵吸入和接觸的風(fēng)險，惰性氣體窒息的風(fēng)險。那么如何有效的防范這些風(fēng)險呢？接下來南極熊與大家共同來領(lǐng)略從防范意識到防范裝備，金屬3D打印加工所需要注意的事項。

風(fēng)險一：火災(zāi)
防止火災(zāi)的關(guān)鍵是要記住，引發(fā)火災(zāi)的三要素（“火三角”）：燃料（金屬粉末或煙灰），點火源（激光或火花）和氧氣。雖然這些金屬打印設(shè)備的設(shè)計專為在惰性氣體環(huán)境中發(fā)生激光和金屬粉末接觸，可以說是以安全的方式運行的。但作為操作人員，在處理粉塵或煙灰時，應(yīng)避免任何點火源環(huán)境。這是因為三要素中的兩個已經(jīng)得到滿足：燃料（粉末或煙灰）和氧氣（在開放環(huán)境中）。需要注意消除基本風(fēng)險（包括吸煙等有可能的點火風(fēng)險），此外存在的主要風(fēng)險是靜電放電（ESD），因此一些必要的防護設(shè)備包括防靜電腕帶是避免意外發(fā)生的有效途徑。

了解粉末的生命周期也有助于防范意外發(fā)生的風(fēng)險，粉末以罐式的包裝運送到加工現(xiàn)場，最后作為回收粉末（大部分粉末），或以廢料回收形式被收集起來。看起來相當(dāng)復(fù)雜，但是必須了解和遵循的是粉末的整個存在環(huán)境：被產(chǎn)品困住的粉末，要回收的粉末，被困在過濾器中的煙灰和粉末，以及積聚在手套上擦拭清潔積累下來的粉末。此外，內(nèi)部軟管和軸也會積聚粉末，所有的沉積粉末都需要定期處理。

一些基本的安全措施不可忽視，在使用機器時，始終戴上手套，護目鏡和防護服（實驗室外套）。 即使是使用鍵盤和鼠標(biāo)等最簡單的任務(wù)也需要注意安全。

保護生命安全，防止火災(zāi)至少有幾個措施可以采?。?br />
個人防護裝備（PPE）
PPE是一種自衛(wèi)的防護手段，如果發(fā)生火災(zāi)，可以有效的保護生命安全，根據(jù)預(yù)算的不同，可以配置不同級別的防護裝備：

- 防護服：如果使用活性金屬，可以使用實驗室外套，覆蓋手臂，防護手套，防靜電皮帶

- 標(biāo)準(zhǔn)PPE：呼吸器、丁腈手套、面罩、防靜電表帶

- 擴展PPE：標(biāo)準(zhǔn)PPE PLUS、防火級套裝，防火手套

滅火

滅火方法有幾種，但是很明顯，水和二氧化碳對金屬火災(zāi)來說是不安全的選擇。撲滅火災(zāi)時，金屬火災(zāi)需要使用的是D類滅火器，這是一個額定為金屬火災(zāi)的滅火器。需要注意的是水對金屬火災(zāi)來說可能是危險的，需要專業(yè)的消防隊來做出最好的決定。

粉末儲存

平時，粉末儲存在未開封的罐子，當(dāng)罐子被打開后，最好將開封的罐子存放在易燃柜中，這對于非反應(yīng)性合金不是必需的，但對于活性金屬合金是必需的。

風(fēng)險二：粉末吸入和接觸

減少粉末吸入風(fēng)險的主要方法是使用呼吸器。這些方法有多種形式，但是對于這一過程而言，最為推薦的兩種是帶內(nèi)置面罩的呼吸器，更優(yōu)選的是PAPR呼吸器，其提供正壓空氣，推薦使用N95以上的呼吸器過濾器，但N100是最理想的選擇。

在操作機器時，需要注意始終佩戴手套，避免與粉末接觸。這對于在金屬3D打印機區(qū)域外攜帶粉塵的風(fēng)險最小化也是有用的：

開始工作之前，需要注意放手表、腕表首飾和手機。

完成工作后，需要脫掉保護外套，然后在處理任何其他物品之前將手和手臂肘部輕輕擦拭。

需要考慮安裝一層粘合地板墊，以便操作人員在走出房間時踩踏。

金屬粉末安全數(shù)據(jù)

需要確保粉末供應(yīng)商提供所訂購的所有粉末的SDS（安全數(shù)據(jù)表），并將這些表格存放在容易找到的地方，以方便檢索。

block 風(fēng)險三：惰性氣體窒息

惰性氣體（氮氣或氬氣）用于為粉末加工過程中提供防止氧化的環(huán)境，這些氣體被存儲在氣瓶（氬氣）中或從發(fā)生器（氮氣）中輸送。無泄漏的設(shè)施和穩(wěn)定的設(shè)備性能是至關(guān)重要的，當(dāng)發(fā)現(xiàn)在建造室中無法降低所需的氧氣PPM水平，或者氣體成分發(fā)生比較大的波動，這些可能與惰性氣體發(fā)生泄漏有關(guān)。設(shè)備的用戶必須知道氣體閥的位置，必要時需要自行關(guān)閉。

為了防止惰性氣體窒息情況發(fā)生，一個有效的裝置是氧氣傳感器。這是一種重要的傳感器，特別是對于安裝有任何依賴于惰性氣體的設(shè)備（包括3D打印機和爐子）的空間中。如果氧氣含量低于安全值，則會觸發(fā)警報以提醒現(xiàn)場人員立即撤離。

來源：Dhruv Bhate博士