金属3D打印安全生产的几大要素_济南3D打印

济南3D打印认为金属三维打印技术正逐步进入生产领域，在复杂零件制造或小批量生产中占有越来越重要的地位。近年来，通用电气、空客、霍尼韦尔等知名制造业用户建立了一个世界范围的材料添加制造中心，并安装了一批金属3D打印设备。除这些大型制造企业外，子区域的一些中小制造用户也安装了金属3D打印设备，创造了企业在附加制造领域的竞争力。

我们知道在每一条生产线或车间都要遵守安全生产规则。因此，随着越来越多的金属3D打印设备进入企业的生产车间，用户应如何保证生产安全？济南3D打印在使用金属3D打印设备时，需要避免哪些潜在的安全隐患？本期主要以粉末床激光熔金属3D打印设备及其打印材料为例，列举了几种潜在的安全隐患，为用户安全、规范地操作金属3D打印设备提供参考。

用于粉末和惰性气体的风险

粉末床激光熔化金属3D打印机由粒度为10-70微米的金属粉末制成。这种粉末材料有引起火灾或爆炸的危险。此外，人体长期接触和吸入粉末颗粒也会给健康带来一些隐患。

在粉末床激光熔化过程中，激光局部熔化金属粉末。这一过程是在充满惰性气体（氩或氮）的过程中进行的，惰性气体可以在封闭环境中产生氧气，这是第二个危险源。另外，金属粉末激光熔化过程会产生一定量的“烟”，沉积在印刷室和过滤器中。烟雾颗粒比金属粉末本身要细，金属粉末也有类似的安全隐患，因此需要定期清洗。

综上所述，激光熔粉床在印刷过程中存在四大隐患：火灾、爆炸、粉末吸入与接触、惰性气体窒息、物料废弃物对环境的影响。

2014年，职业安全与健康管理局（OSHA）引用了OSHA职业安全与健康标准中的一个安全生产案例。一家公司的金属3D打印车间没有配备符合要求的灭火设备，导致一名操作人员烧伤。虽然火灾是由公司的非标准操作设备引起的，但该事件仍具有安全警示意义。那么，从这次事件中我们应该吸取什么教训呢？金属3D打印过程中可能引起火灾的原因是什么？

如上图所示，火灾和爆炸通常同时由各种条件引起，包括氧气、燃料和点火源（左）。当氧气和燃料都可用时，存在火灾隐患，需要避免。环境中产生的静电很可能点火源，另外，热表面和热气体可能产生火花和杂散电流，从而成为点火源。济南3D打印引起爆炸的条件包括灰尘、氧气、燃料和密封（右）。环境中的粉尘遇火源可能爆炸。

当然，即使同时具备上述条件，也不一定意味着火灾和爆炸会发生，只有当这些条件达到一定水平时，危险才会发生。例如，随着火药粒径的减小，燃烧风险增大，因此在风险控制工作中，应注意金属粉末的性能。铝合金、钛、钛合金及这些金属粉末产生的烟雾通常属于活性金属，其火灾或爆炸的危险性高于钢、铬镍铁合金、青铜和钴铬合金等非活性金属。

吸入粉尘和接触

金属3D打印粉粒径10-70微米，在危害人体呼吸系统的边缘。一些学者在他们的研究论文中表明，吸入直径为10-70微米的粉末颗粒后，这些粉末颗粒可以沉积在气管和支气管中，最终被人体吞咽和排出。由于只有直径小于2微米的颗粒才能到达肺泡，因此在这个直径范围内的粉末颗粒不太可能对人体肺部造成损害。肺损伤。然而，由于人体长期处于金属粉末环境中，对人体的伤害还没有得到充分的证实，因此，粉末作业人员仍应佩戴呼吸器等防护设备来保护人体。惰性气体窒息粉末床激光熔制三维打印设备在工作状态下使用氩、氮等惰性气体。如果惰性气体由于某种原因泄漏，可能会造成严重后果。由于这两种气体都不能被人体检测到，受害者吸入的空气中含有这两种气体，而没有准备。人体呼吸的空气中含氧量为21%。如果由于惰性气体的泄漏导致氧含量低于19.5%，人体将因缺氧而受伤。这种情况特别容易发生在相对封闭的小型手术室。济南3D打印使用金属3D打印的用户应意识到这一潜在风险，并采取预防措施，防止其在不久的将来出现。

影响粉末床工艺的金属3D打印机的挑战之一是在设备的不同部分处理和收集“分散”的金属粉末。在这一过程中，还存在火灾、爆炸和吸入损伤等风险。另外，在贮存过程中散失的粉末会对外部环境造成一定的危害。济南3D打印小编建议用户在使用金属三维打印设备前，不仅要充分了解这些与安全生产有关的因素，还要系统地参加打印设备厂家的培训，了解设备厂家的安全操作规程，做好标准化工作。结合消防和安全生产规定制定预防措施。

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