Existe una necesidad real de estudios sobre la fabricación aditiva desde el punto de vista de la salud y la seguridad en el trabajo

Como resultado del proceso totalmente informatizado de diseño y fabricación de productos, la impresión en 3D es parte del gran desarrollo de la fabricación digital.

Dos importantes desarrollos están en los orígenes de la fabricación digital:

La fabricación aditiva ha crecido mucho en los últimos años, de acuerdo al  Según informe Wohlers, en el 2017 la fabricación aditiva aumentó un 21% y las soluciones de fabricación aditiva de meta crecieron un 80%.  En 2017 se vendieron 1.768, frente a 983 sistemas en 2016  y en 2018 estima  en 7000 millones de dólares que el mercado europeo y  2022  prevé un mercado con un valor de 11 mil millones de dólares. Fuente: Wohlers Report 2018, http://wohlersassociates.com/. Imagen: Wohlers Associates, Inc.

El Cluster at Aleph Objects, Inc. en Loveland, Colorado (Estados Unidos) con las 155 impresoras 3D LulzBot, y con 2 a 4 técnicos controlando el proceso ha alcanzado a principios de 2018 la producción de la impresora 2 millones. Se inició  la fabricación en el año 2014, en 2016 se habían fabricado un millón de  impresoras en un año y medio se ha alcanzado  la meta de los 2 millones. La producción diaria puede variar entre 1,000 y 15,000 partes y usar de 45 a 50 kilogramos de plástico ABS en el proceso. Imagen: Aleph Objects, Inc.

La  impresora EOS M 400 es una impresora 3D de metal fabricada por la empresa alemana EOS. Una de las empresas de impresión 3D más antiguas, que lleva más de 25 años en la industria de la impresión 3D en Sinterización selectiva por láser y DMLS (Direct Metal Laser Sintering). Imagen: EOS GMBH Electro Optical Systems.

La técnica de fabricación aditiva o impresión 3D actual puede dividirse en dos procesos técnicos diferentes:

El PLA es un polímero constituido por moléculas de ácido láctico, con propiedades semejantes a las del tereftalato de polietileno (PET). Es un termoplástico que se obtiene a partir de almidón de maíz (EE UU) o de yuca o mandioca (mayormente en Asia), o de caña de azúcar (resto del mundo). Habitualmente se utiliza para hacer envases, pero que además es biodegradable. Se degrada fácilmente en agua y óxido de carbono.

El ABS es un plástico muy resistente al impacto muy utilizado en automoción y otros usos tanto industriales como domésticos. Los bloques de acrilonitrilo proporcionan rigidez, resistencia a ataques químicos y estabilidad a alta temperatura así como dureza, propiedades muy apreciadas en ciertas aplicaciones como son equipos pesados o aparatos electrónicos. Los bloques de butadieno, que es un elastómero, proporcionan tenacidad a cualquier temperatura. Esto es especialmente interesante para ambientes fríos, en los cuales otros plásticos se vuelven quebradizos. El bloque de estireno aporta resistencia mecánica y rigidez. En el proceso de impresión 3D se funde a 200/250 °C.

La poliamida en forma de polvo a veces se mezcla con aluminio (alumida) que es menos tóxico, pero sigue requiriendo medidas especiales de prevención en materia de seguridad y salud. Otros materiales empleados a nivel industrial son la polisulfona (PSU) y la polifenilsulfona (PPSU), que son plásticos sintéticos que requieren medidas preventivas en términos de ventilación y manipulación.

Entre los nuevos materiales utilizados en la impresión 3D se encuentran los materiales inteligentes, que reaccionan a las diferencias de temperatura, presión o luz después de la fabricación. También son nuevos los nanocarbonos, que se espera utilizar a gran escala industrial en un futuro próximo. La introducción de estos materiales de alta tecnología requiere una profunda investigación en cuanto a seguridad, ya que la mayoría de ellos son todavía experimentales.

En ciertas técnicas, tales como la estereolitografía o el tratamiento superficial de objetos impresos, se utilizan componentes químicos plásticos como por ejemplo las resinas epoxi. Estos pueden provocar dermatitis alérgica por contacto. No deben tocarse los componentes químicos plásticos sin curar y debe evitarse la contaminación de las superficies y la ropa. Otros productos químicos utilizados para el posprocesado y tratamiento de la superficie pueden ser también peligrosos y deben ser manejados con precaución.

Otro aspecto importante que hay que tener en cuenta es la manipulación previa y posterior de los materiales de impresión y objetos impresos. En el caso de material de impresión en forma de polvo, es importante evitar que los polvos se propaguen mediante, por ejemplo, la ventilación local por extracción y asegurar así métodos de trabajo adecuados. Existe también un riesgo de combustión espontánea de polvos (metálicos), que debe reconocerse, por ejemplo, mediante el uso de dispositivos EX (dispositivos de detección en áreas potencialmente explosivas).

La acetona se emplea en los procesos postimpresión con ABS en tratamientos como pulido, pegado… Es altamente inflamable y las mezclas vapor/aire son explosivas: Los límites de explosividad: 2,2 - 13% en volumen en el aire.

Los resultados más relevantes del estudio son:

Según el Dictamen del Comité Económico y Social Europeo sobre ‘Vivir mañana. La impresión en 3D: una herramienta para reforzar la economía europea’, a pesar de este carácter estratégico el marco regulador nacional y europeo no ha logrado seguir el rápido ritmo de cambio en la fabricación aditiva, por lo que se necesita una reglamentación específica para abordar principalmente las normas y la certificación, los derechos de propiedad intelectual, la protección de los consumidores, la salud y la seguridad en el trabajo, y el medio ambiente. En el plano

Son muy pocos los estudios sobre la fabricación aditiva desde el punto de vista de la salud y la seguridad en el trabajo. La necesidad real de que los haya se debe a:

Estimaciones de las tasas de emisión de los tres principales VOC (Volatile Organic Compounds - Componentes Volátiles Orgánicos) de mayor concentración, así como la suma de los 10 COV más detectables (SVOC) resultantes del funcionamiento de 16 combinaciones de impresoras 3D y filamentos. La figura se divide en (a – izquierda) emisores bajos, con ESVOC <40 µg / min, y (b- derecha) a emisores altos, con ESVOC> 40 µg / min, para la claridad visual.

El Dictamen del Comité Económico y Social Europeo (CESE) sobre ‘Vivir mañana. La impresión en 3D: una herramienta para reforzar la economía europea’ (dictamen de iniciativa – 2015/C 332/05) fue aprobado por unanimidad en la sesión del 28 de mayo de 2015.

Las conclusiones y recomendaciones que se recogen en este de este dictamen son:

El informe y dentro del en el epígrafe ‘Salud y seguridad en el trabajo’ señala:

Son muy pocos los estudios sobre la fabricación aditiva desde el punto de vista de la salud y la seguridad en el trabajo. Existe una necesidad real de que los haya debido a:

Con el uso de aplicaciones industriales de fabricación aditiva, urge la aparición de estudios concretos sobre la evaluación del riesgo para los trabajadores con el fin de desarrollar sistemas y normas de protección. También hay que poner en marcha cursos de formación en materia de seguridad para aquellos trabajadores que trabajan con máquinas de fabricación aditiva. Esto podría formar parte del programa de formación que se mejorará o creará.

En cualquier y a falta de una reglamentación específica para el riesgo que implica la utilización del láser en los procesos de trabajo siempre deberán tenerse en cuenta:

Para el riesgo higiénico por la utilización de polvos y teniendo en cuenta que a algunos polvos metálicos pueden ser inflamables o generar atmósferas explosivas deberá tenerse en cuenta:

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