3D-metalprint er en sikker produktionsteknologi

Der er ikke er arbejdsmiljømæssige problemer med 3D-metalprintere, da selve printprocessen ikke medfører sundhedsskadelige påvirkninger. Det viser undersøgelser, som Niras har lavet i Center for Industriel 3D-print på Teknologisk Institut som en del af AM-LINE 4.0-projektet, der fokuserer på den industrielle udbredelse af 3D-print i metal. Der er dog nogle punkter, man skal være opmærksom på i forbindelse med forberedelse og efterbehandling.

Er det ikke farligt at arbejde med 3D-print i industriel skala? Spørgsmålet dukker hyppigere op i takt med teknologiens udbredelse, og flere og flere virksomheder begynder at interessere sig for de arbejdsmiljømæssige aspekter ved 3D-print.

3D-print har nemlig bevæget sig fra prototypeværktøj til industriel fremstilling, og i den forbindelse er der sket en voldsom udvikling af printerne, hvor både printkapacitet og -hastighed er gået op, så egentlig linjeproduktion bliver mulig. Dermed er teknologien nu endnu mere aktuel for virksomheder i procesindustrien – især dem, der arbejder med specialproduktioner, specielle emner, små serier, og høj grad af udvikling og prototypefremstilling.

Denne udvikling har dog også medført usikkerhed – bl.a. omkring arbejdssikkerheden og arbejdsmiljøet – og for nogle virksomheder bliver det en stopklods. På Teknologisk Institut har Niras gennemgået Center for industriel 3D-print, og vi vil gerne dele viden og erfaringer fra undersøgelsen og dermed aflive nogle af myterne om, at 3D-metalprint skulle være farligt.

En additiv fremstillingsteknologi
Før vi kigger på arbejdsmiljøet, er det værd lige at knytte et par ord til 3D-print som fremstillingsproces, så vi ved, hvad vi har med at gøre. Fællesnævneren for de forskellige 3D-printteknologier er, at de skaber et tredimensionelt objekt lag for lag, og 3D-print er derfor en additiv fremstillingsteknologi i modsætning til fx spåntagende bearbejdning, hvor man fjerner materiale fra et råemne.

I modsætning til en traditionel fremstillingsproces, hvor man ’skal kunne komme til udefra’, har 3D-printprocessen ikke de samme begrænsninger, og man kan derved konstruere meget komplekse emner, som ikke ville kunne laves på anden vis. Desuden er der ikke er hjælpestoffer involveret, så fremstillingsprocessen er både ressourcebesparende og grundlæggende miljøvenlig.

I AM-LINE 4.0-projektet har Niras udelukkende kigget på arbejdsmiljøet i fht. 3D-print i metal, hvor hele processen foregår i et lukket kammer. Her printes emnet på en metalplade, ved at metalpulver smeltes ned på pladen ved hjælp af lasere - lidt ligesom når man svejser, bare lynhurtigt, robotstyret, og et lag ad gangen. På den måde opbygges emnet lag på lag, og efter hvert lag lægges der nyt pulver over profilet i et ultrafint lag, og platformen sænkes tilsvarende, så det opbygges i en 3D form. Til slut fjernes alt det pulver, der ikke er smeltet sammen, og det 3D-printede emne står tilbage.

Helt ren produktionsproces
Nogle forestiller sig måske, at 3D-metalprintere i lighed med de mindre FDM-printere er en slags ’3D-kopimaskine’. Men faktisk er hele printprocessen lukket inde, og printkammeret er beskyttet af inaktiv atmosfære, ligesom når man svejser, så der er absolut ingen risiko for udslip af metaldampe, støv eller gasarter, mens der printes. Målingerne fra Niras viser således, at processen er helt ren.

Der dannes ikke svejserøg, fordi beskyttelsesgassen – kvælstof - beskytter printprocessen mod enhver oxidation. UV lys er heller ikke et problem, da kammerets glas ligesom svejseglas beskytter det mod lys, som er skadeligt for øjnene, selvom man kan man se igennem det, og dermed er der ingen risici ved selve printprocessen i forhold til fysiske og kemiske påvirkninger.

Støj er der heller ikke noget af under printprocessen på grund af den effektive indkapsling, men den traditionelle efterbehandling kan i princippet støje – Niras oplevede dog ikke problematisk eller generende støj under gennemgangen af Center for industriel 3D-print.

Med hensyn til efterbehandlingen, så vil denne ofte være påkrævet for at opnå helt fine og glatte emner. Efterbehandlingen består dog af konventionelle slibe- og polereprocesser, som er velkendte og kan håndteres uden særskilt risiko.

Pulverstøv kan forekomme
Efter endt print skal man have emnet ud og rense det for metalpulver, og her kan der optræde støv i luften, når man lukker kammeret op.

Ved afslutningen af printprocessen er emnet således ’begravet’ i pulver, så platformen køres op, og alt pulveret suges op og filtreres til genbrug i maskinen. Denne proces kan være mere eller mindre automatiseret afhængig af printermodellen, og her kan der ved de mere manuelle modeller være risiko for, at pulver slipper ud. Kabineløsninger, integrerede støvsugere og lignende kan løse denne opgave, og under de mere manuelle processer anvendes handsker og åndedrætsværn, så pulverstøvet ikke indåndes. Pulveret vil efterfølgende lægge sig og bliver ikke hvirvlet op igen.

Selve printkammeret er ret enkelt at støvsuge, hvorimod emnerne er kringlede og skal rengøres for støv i alle kroge. Under denne proces bæres handsker og åndedrætsværn.

Undgå tunge løft
Pulver til genbrug skal filtreres, således at smeltedråber og ’slagger’ fjernes, da de ellers vil forstyrre processen. Selve påfyldningen af nyt pulver og pulver til genbrug er automatiseret i varierende grad, men på mindre maskiner foregår det typisk med metalflasker, som påsættes med flanger, og som skal rammes præcist. Disse metalflasker er tunge, så derfor vil det være hensigtsmæssigt med en kran eller et andet løfteapparat, så man undgår ergonomiske problemer med tunge løft i uhensigtsmæssige arbejdsstillinger. Bortset fra denne overvejelse er der ikke andre ergonomiske problemer forbundet med 3D-printprocessen.

Teknologien er klar til brug i industrien
3D-print er hverken sundhedsskadeligt eller problematisk for arbejdsmiljøet, og på grund af den effektive indeslutning er risikoen mindre end ved traditionelle svejse- og bearbejdningsprocesser, og generelt vil der IKKE være sundhedsfarer af kemisk eller biologisk art.

Man skal dog have et realistisk billede af de lange cyklustider samt graden af efterbehandling, og man skal tænke meget over opstilling og integration af 3D-printerne i virksomhedens workflow, da processen er meget anderledes end støbeprocesser og spåntagende bearbejdning.

Af samme grund er det vigtigt med en arbejdsmiljøgennemgang af produktionen - ikke kun af selve 3D-printfunktionen, men også af de tilknyttede funktioner. På den måde sikrer man, at alle forhold bliver tænk ind, herunder både fysiske forhold som belysning, støj og plads, men også ergonomiske forhold som arbejdsstillinger, løft og tekniske hjælpemidler samt udsugning og ventilation.

Endelig skal man blot tage nogle enkle forholdsregler såsom at sikre, at der er plads til de nødvendige tekniske hjælpemidler, og at der er tænkt på gasinstallation og –alarm. Derudover skal medarbejderne naturligvis instrueres i processerne, ligesom de skal bruge de nødvendige værnemidler og følge sikkerhedsprocedurer som alle andre steder.

Tager man højde for ovenstående, skal man ikke være bange for at give sig i kast med 3D-print i metal, som er helt klar til fabriksgulvet. Skulle der være spørgsmål til, hvordan man opsætter produktionen mest optimalt, står Teknologisk Institut klar med rådgivning.

AM-LINE 4.0-projektet er støttet af Innovationsfonden