當GE決定使用增材制造（即3D打?。┘夹g(shù)來為其最新的LEAP發(fā)動機制造金屬燃料噴嘴時，就意味著傳統(tǒng)上主要被安置在設(shè)計工作室里的3D打印機要開始在工廠車間里安家了。相應(yīng)地，它還引起了人們對于金屬增材制造技術(shù)的安全生產(chǎn)標準的關(guān)注。
這主要是因為使用粉狀金屬——其尺寸一般不大于100微米——給車間環(huán)境帶來了需要注意的新的安全標準。要知道，人體如果通過呼吸吸入這些粉末的話可能會對健康造成危害，例如，如果吸入足夠的鋁制粉末的話，就會導致呼吸道和神經(jīng)系統(tǒng)方面的。
“我們只知道粉末可能會有危險。”在Louisville大學UL增材制造能力中心的教育項目主任Ed Tackett說：“但是我們不知到長期暴露在這些粉末之下到底會有什么影響。”盡管如此，為了盡量減少接觸金屬粉末所帶來的任何負面影響，在該中心的車間里每個工作人員都帶著一個經(jīng)過美國國家職業(yè)安全和健康研究所批準的呼吸器。
“就個人而言，不管哪臺機器在運行，我都戴著自己的p100。”Tackett說。這個臉罩至少能夠過濾出空氣中99.97%的5微米以上的顆粒。“在不沒有帶上呼吸器的情況下，沒有人會啟動一臺機器或打開托盤。”
Tackett稱，為了避免金屬粉末飄進眼睛和粘到皮膚上，他建議穿上可防火的實驗室外套、眼睛保護裝置和5毫寸厚的丁腈手套。
在往3D打印機里倒入金屬粉末時，佩戴個人防護用具是至關(guān)重要的。這是因為大多數(shù)機器往往需要一位技術(shù)人員通過人工把粉末倒進機器的材料罐里。
“不幸的是，這些機器就是這么設(shè)計的，你只能采用人工的方式。”ULMCC的服務(wù)總經(jīng)理Paul Bates說。"我認為從長遠來看我們的機器需要更多的人性化設(shè)計。”
Tackett稱，有一家工業(yè)級3D打印機制造商——SLM——的閉環(huán)粉末導入系是業(yè)內(nèi)最安全的。據(jù)SLM公司北美副總裁Jim Fendrick，他們在導入金屬粉末時，只需幾秒鐘就能把粉末罐打開，然后迅速與機器的一個封閉的粉末導入機構(gòu)連接起來，有助于保證操作工人的人身安全。
Tackett同時提醒稱，那些對3D打印金屬部件進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，在車間里使用金屬增材制造設(shè)備的時候還必須考慮的其它安全因素包括：
1、氧氣含量監(jiān)測
由于激光熔化設(shè)備往往會采用氬氣或氮氣來取代氧氣，很容易造成車間里的氧氣含量不足，此外，有的車間空間狹小、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，更容易出問題。
“你知道當氬和氮取代氧氣后會發(fā)生什么嗎？”Tackett說：“它就像一氧化碳中毒。”
Tackett建議在增材制造車間里裝一個氧氣傳感器，并將氧氣濃度的目標值設(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著火，Bates說。當金屬粉末起火后尤其需要注意，因為它需要特殊的滅火器和技術(shù)才能撲滅。
為了幫助防止火災(zāi)的發(fā)生，UL的團隊稱靜電放電的標準安全程序包括將所有的機器靜態(tài)接地、在機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、要求每個人都穿防靜電鞋等。
另外，如果金屬粉末起火的話，用水或A/B/C類滅火器不僅無法撲滅它，而且有可能助長火勢的蔓延。正確地做法是使用D類滅火器，這種滅火器中的氯化鈉在暴露在火場里時會形成堅硬的外殼，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，而不能像對付普通火災(zāi)那樣左右來回掃射。
UL團隊還強調(diào)，當工廠決定將金屬增材制造納入其生產(chǎn)系統(tǒng)時，一定要時刻更新其材料安全數(shù)據(jù)表，并且對操作人員進行專業(yè)培訓。這里的UL指的是Underwriters Laboratories，它是全球安全生產(chǎn)技術(shù)的領(lǐng)導者。
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