當(dāng)GE決定使用增材制造（即3D打印）技術(shù)來(lái)為其最新的LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)制造金屬燃料噴嘴時(shí)，就意味著傳統(tǒng)上主要被安置在設(shè)計(jì)工作室里的3D打印機(jī)要開(kāi)始在工廠車(chē)間里安家了。相應(yīng)地，它還引起了人們對(duì)于金屬增材制造技術(shù)的安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)注。
這主要是因?yàn)槭褂梅蹱罱饘?mdash;—其尺寸一般不大于100微米——給車(chē)間環(huán)境帶來(lái)了需要注意的新的安全標(biāo)準(zhǔn)。要知道，人體如果通過(guò)呼吸吸入這些粉末的話(huà)可能會(huì)對(duì)健康造成危害，例如，如果吸入足夠的鋁制粉末的話(huà)，就會(huì)導(dǎo)致呼吸道和神經(jīng)系統(tǒng)方面的。
“我們只知道粉末可能會(huì)有危險(xiǎn)。”在Louisville大學(xué)UL增材制造能力中心的教育項(xiàng)目主任Ed Tackett說(shuō)：“但是我們不知到長(zhǎng)期暴露在這些粉末之下到底會(huì)有什么影響。”盡管如此，為了盡量減少接觸金屬粉末所帶來(lái)的任何負(fù)面影響，在該中心的車(chē)間里每個(gè)工作人員都帶著一個(gè)經(jīng)過(guò)美國(guó)國(guó)家職業(yè)安全和健康研究所批準(zhǔn)的呼吸器。
“就個(gè)人而言，不管哪臺(tái)機(jī)器在運(yùn)行，我都戴著自己的p100。”Tackett說(shuō)。這個(gè)臉罩至少能夠過(guò)濾出空氣中99.97%的5微米以上的顆粒。“在不沒(méi)有帶上呼吸器的情況下，沒(méi)有人會(huì)啟動(dòng)一臺(tái)機(jī)器或打開(kāi)托盤(pán)。”
Tackett稱(chēng)，為了避免金屬粉末飄進(jìn)眼睛和粘到皮膚上，他建議穿上可防火的實(shí)驗(yàn)室外套、眼睛保護(hù)裝置和5毫寸厚的丁腈手套。
在往3D打印機(jī)里倒入金屬粉末時(shí)，佩戴個(gè)人防護(hù)用具是至關(guān)重要的。這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)機(jī)器往往需要一位技術(shù)人員通過(guò)人工把粉末倒進(jìn)機(jī)器的材料罐里。
“不幸的是，這些機(jī)器就是這么設(shè)計(jì)的，你只能采用人工的方式。”ULMCC的服務(wù)總經(jīng)理Paul Bates說(shuō)。"我認(rèn)為從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看我們的機(jī)器需要更多的人性化設(shè)計(jì)。”
Tackett稱(chēng)，有一家工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)制造商——SLM——的閉環(huán)粉末導(dǎo)入系是業(yè)內(nèi)最安全的。據(jù)SLM公司北美副總裁Jim Fendrick，他們?cè)趯?dǎo)入金屬粉末時(shí)，只需幾秒鐘就能把粉末罐打開(kāi)，然后迅速與機(jī)器的一個(gè)封閉的粉末導(dǎo)入機(jī)構(gòu)連接起來(lái)，有助于保證操作工人的人身安全。
Tackett同時(shí)提醒稱(chēng)，那些對(duì)3D打印金屬部件進(jìn)行后處理的人員也有可能吸入金屬粉末。
據(jù)了解，除了金屬粉塵之外，在車(chē)間里使用金屬增材制造設(shè)備的時(shí)候還必須考慮的其它安全因素包括：
1、氧氣含量監(jiān)測(cè)
由于激光熔化設(shè)備往往會(huì)采用氬氣或氮?dú)鈦?lái)取代氧氣，很容易造成車(chē)間里的氧氣含量不足，此外，有的車(chē)間空間狹小、增材制造設(shè)備往往擠在一起，甚至空間封閉，空氣流通不暢，更容易出問(wèn)題。
“你知道當(dāng)氬和氮取代氧氣后會(huì)發(fā)生什么嗎？”Tackett說(shuō)：“它就像一氧化碳中毒。”
Tackett建議在增材制造車(chē)間里裝一個(gè)氧氣傳感器，并將氧氣濃度的目標(biāo)值設(shè)為21-25%。
2、靜電和火
幾乎任何粉末狀帶靜電的東西在空氣中碰上火源都會(huì)著火，Bates說(shuō)。當(dāng)金屬粉末起火后尤其需要注意，因?yàn)樗枰厥獾臏缁鹌骱图夹g(shù)才能撲滅。
為了幫助防止火災(zāi)的發(fā)生，UL的團(tuán)隊(duì)稱(chēng)靜電放電的標(biāo)準(zhǔn)安全程序包括將所有的機(jī)器靜態(tài)接地、在機(jī)器的架子底部安裝防靜電墊、采用靜態(tài)接地的真空吸塵器、在樓層涂上防靜電涂料、要求每個(gè)人都穿防靜電鞋等。
另外，如果金屬粉末起火的話(huà)，用水或A/B/C類(lèi)滅火器不僅無(wú)法撲滅它，而且有可能助長(zhǎng)火勢(shì)的蔓延。正確地做法是使用D類(lèi)滅火器，這種滅火器中的氯化鈉在暴露在火場(chǎng)里時(shí)會(huì)形成堅(jiān)硬的外殼，以隔絕氧氣。而且這種滅火器的正確使用方法是向下朝著金屬火苗噴射，而不能像對(duì)付普通火災(zāi)那樣左右來(lái)回掃射。
UL團(tuán)隊(duì)還強(qiáng)調(diào)，當(dāng)工廠決定將金屬增材制造納入其生產(chǎn)系統(tǒng)時(shí)，一定要時(shí)刻更新其材料安全數(shù)據(jù)表，并且對(duì)操作人員進(jìn)行專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)。這里的UL指的是Underwriters Laboratories，它是全球安全生產(chǎn)技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者。
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