Gesundheit und 3D Druck

Einleitung und Problemstellung

Thema: Risiken des 3D-Drucks für die Gesundheit.
Zentrale Aussage: Selbst vermeintlich harmlose Materialien wie PLA können gesundheitsschädliche Emissionen erzeugen.
Relevanz: Im häuslichen Umfeld wird 3D-Druck immer populärer, was eine genaue Auseinandersetzung mit den entstehenden Schadstoffen erfordert.

Emissionen und gesundheitliche Risiken

Arten von Emissionen:
- UFPs (ultrafeine Partikel): Feinstaubpartikel unter 100 Nanometer.
- VOCs (flüchtige organische Verbindungen): Giftige Gase wie Kohlenmonoxid, Formaldehyd und Benzol, die vor allem bei hohen Drucktemperaturen (>250 °C) oder bei der Verwendung von ABS auftreten.
Gesundheitliche Auswirkungen:
- VOCs und UFPs können Lunge, Leber und Gehirn schädigen.
- Studien zeigen, dass selbst PLA relevante Mengen an Schadstoffen freisetzt.
Materialvielfalt: Viele Filamente enthalten ungenannte Zusatzstoffe, deren Auswirkungen unbekannt sind.

Schutzmaßnahmen

Lüftung:
- Regelmäßiges Lüften ist essenziell, insbesondere während und nach dem Druckvorgang.
Filter und Luftreiniger:
- Empfohlene Technologien: HEPA-Filter für Feinstaub und Aktivkohlefilter für VOCs.
- Wartung: Filter regelmäßig wechseln, da gesättigte Aktivkohle Schadstoffe wieder freisetzen kann.
Raumgestaltung:
- Drucker idealerweise in geschlossenen Gehäusen betreiben.
- Eine gute Raumbelüftung sicher stellen
- Räume während des Druckens verlassen.
Persönliche Wahrnehmung: Kopfschmerzen oder Husten können erste Hinweise auf schädliche Luftqualität sein.

Test von Luftreinigern

Vergleich von Modellen:
- Verschiedene Luftreiniger wurden getestet (z. B. von Xiaomi und Pro Aqua).
- Ergebnisse zeigen, dass hochwertige Modelle wie der Pro Aqua Airvenue bessere Filterleistungen bieten.
Testergebnisse:
- Minimale Verunreinigungen blieben bei allen Geräten, aber der Gesamtnutzen für die Luftqualität war deutlich.

Fazit und Empfehlungen

Vorsicht bei Filamenten: Zusatzstoffe in PLA oder anderen Materialien sind oft unklar und potenziell schädlich.

Bewusstsein schaffen: Die Risiken von 3D-Druckern sollten nicht unterschätzt werden.

Investitionen: Ein guter Luftreiniger ist eine sinnvolle Ergänzung, um langfristige Gesundheitsschäden zu vermeiden.

⚠️ Vorsicht empfohlen: Desktop-3D-Drucker sollten in gut belüfteten oder gefilterten Räumen betrieben werden, um Gesundheitsrisiken durch UFP-Exposition zu minimieren.

Studien:

Ultrafine particle emissions from desktop 3D printers

Zusammenfassung der Studie:

Titel: Ultrafine particle emissions from desktop 3D printers
Beschreibung: Untersuchung der Emission von ultrafeinen Partikeln (UFPs) bei der Verwendung von Desktop-3D-Druckern in Innenräumen.

2. Wesentliche Erkenntnisse:

🚧 Gefahren durch UFPs: Die Untersuchung zeigt, dass Desktop-3D-Drucker erhebliche Mengen ultrafeiner Partikel (weniger als 100 nm) emittieren, was gesundheitliche Risiken birgt.
📊 Unterschiedliche Emissionen nach Materialien:
- PLA-Drucker emittieren ca. 2.0
  × 1 0 10
  
  2.0×1010 Partikel/Minute.
- ABS-Drucker emittieren bis zu 1.9
  × 1 0 11
  
  1.9×1011 Partikel/Minute – eine um das Zehnfache höhere Emission.
💡 Materialtemperatur als Faktor: ABS erfordert höhere Temperaturen (ca. 220 °C) als PLA (ca. 180 °C), was zu höheren Emissionen führt.
🏠 Innenraumrisiken: Ohne Lüftung oder Filteranlagen können diese Emissionen die Luftqualität stark beeinträchtigen.

3. Messmethoden:

📐 Vorgehen: Messungen wurden in einem geschlossenen Büroraum mit mehreren 3D-Druckern durchgeführt.
⏳ Testphasen:
1. Hintergrundmessung ohne Drucker.
2. Betrieb von zwei PLA-Druckern.
3. Betrieb von zwei PLA- und drei ABS-Druckern.
4. Abklingphase nach Druckerabschaltung.

4. Ergebnisse:

🚀 Emissionsraten:
- PLA: Maximaler Anstieg der Partikelkonzentration um das Dreifache im Vergleich zur Hintergrundbelastung.
- ABS: Fünfzehnfach höhere Partikelkonzentration als im Hintergrund.
⚙️ Partikelgrößen: Hauptsächlich in der Spanne von 36–65 nm für PLA und 15–49 nm für ABS.

5. Schlussfolgerungen:

⚠️ Vorsicht empfohlen: Desktop-3D-Drucker sollten in gut belüfteten oder gefilterten Räumen betrieben werden, um Gesundheitsrisiken durch UFP-Exposition zu minimieren.
🔬 Forschungsbedarf: Weitere Studien sind notwendig, um die chemische Zusammensetzung und potenzielle Toxizität der Partikel genauer zu bewerten.

Exposure hazards of particles and volatile organic compounds emitted from material extrusion 3D printing: Consolidation of chamber study data

Zusammenfassung der Studie:

Angaben zu chemischen Stoffen, die bei der thermischen Zersetzung von Materialien wie ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) entstehen:

Primäre gasförmige Produkte:
- Kohlenmonoxid (CO)
- Blausäure (HCN)
Flüchtige organische Verbindungen (VOC): Verschiedene VOCs werden während der thermischen Verarbeitung freigesetzt.
Toxizität:
- Die thermischen Zersetzungsprodukte von ABS wurden in Tierversuchen als toxisch identifiziert. Zum Beispiel zeigten Untersuchungen an Ratten und Mäusen gesundheitsschädliche Wirkungen, einschließlich Auswirkungen auf Lunge, Leber und Gehirn.

Für PLA (Polylactid), ein biologisch abbaubares Polymer, werden solche toxischen Emissionen nicht erwähnt. PLA gilt als biokompatibel und wird in medizinischen Anwendungen, z. B. bei der Medikamentenverabreichung, verwendet.

Chemischen Stoffe, die bei der thermischen Zersetzung von Materialien wie ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) entstehen:

Primäre gasförmige Produkte:
- Kohlenmonoxid (CO)
- Blausäure (HCN)
Flüchtige organische Verbindungen (VOC): Verschiedene VOCs werden während der thermischen Verarbeitung freigesetzt.
Toxizität:
- Die thermischen Zersetzungsprodukte von ABS wurden in Tierversuchen als toxisch identifiziert. Zum Beispiel zeigten Untersuchungen an Ratten und Mäusen gesundheitsschädliche Wirkungen, einschließlich Auswirkungen auf Lunge, Leber und Gehirn.