Czy nowe żywice Formlabs są naprawdę bezpieczniejsze?

Obecnie producenci żywicy błędnie informują, nie mają regulacji, a być może celowo popełniają oszustwa, co może negatywnie wpłynąć na Twoje zdrowie, jeżeli używasz drukarek 3D z żywicą w domu lub w biurze. Było to surowe ostrzeżenie, jakie producent drukarek 3D Formlabs wydał wraz z marketingiem swojej nowej, „bezpieczniejszej” linii żywic, która jest pierwszą ofertą firmy obejmującą materiały nieobjęte prawem własności, których możesz używać w dowolnej drukarce 3D z żywicą na rynku.

Taktyka straszenia czy nauka? Skontaktowaliśmy się z Formlabs, aby porozmawiać o żywicy, chemikaliach i dlaczego stworzyli linię żywic do innych drukarek 3D z żywicą. Przeprowadziliśmy dogłębną rozmowę z Alexem Haringiem, kierownikiem ds. materiałów w Formlabs (i doktorem inżynierii chemicznej) oraz Jessicą Bergau, kierownikiem programu technicznego w Formlabs. Rzucili światło na to, dlaczego dzisiaj jest więcej powodów do zmartwień, niż mogłeś pomyśleć, jeżeli chodzi o wiele żywic dostępnych na rynku, i co powinieneś zrobić, aby drukować bezpiecznie.

Napełnianie zbiornika z żywicą XiP Pro powinno odbywać się w rękawicach, przy użyciu środków ochrony dróg oddechowych, odzieży ochronnej i gogli (źródło: Nexa3D)

Jak toksyczna jest żywica do druku 3D

Najpierw przyjrzyjmy się nauce stojącej za żywicą i zdrowiem. Ostatnio przeprowadzono kilka badań, które badały substancje chemiczne w żywicy i opary powstające podczas drukowania i postprodukcji.

W czasopiśmie Chemical Health & Safety Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego w raporcie z 2022 r. na temat druku 3D z żywicy stwierdzono: „Emitowana mieszanka substancji uczulających, rakotwórczych, drażniących i łatwopalnych chemikaliów może stanowić zagrożenie dla jakości powietrza w pomieszczeniach i zdrowia ludzi”. Drukarka 3D z żywicą użyta w testach to Formlabs A2, a żywica była również przezroczystą żywicą Formlabs.

Ogólnie rzecz biorąc, badanie wykazało, iż „osobiste narażenie na całkowitą zawartość lotnych związków organicznych (LZO) i niektóre konkretne LZO stanowiące zagrożenie dla zdrowia ludzkiego, takie jak formaldehyd i naftalina, przekroczyło zalecane poziomy w pomieszczeniach zamkniętych… potencjalnie powodując podrażnienia i inne problemy zdrowotne u użytkowników drukarek 3D”.

Brzmi to jak zła wiadomość, ale badanie nie sugeruje, iż drukowanie żywicą 3D jest z natury niezdrowe, a jedynie, iż należy przestrzegać środków ostrożności, takich jak wentylacja, rękawice i inne czynności związane z obsługą. Szacowane poziomy narażenia w biurze na budzące obawy substancje chemiczne były w rzeczywistości niższe niż te wskazane w przepisach, jak wykazało badanie.

Jeśli więc druk 3D z żywicy syntetycznej emituje szkodliwe dla zdrowia substancje chemiczne, ale skutki te można ograniczyć stosując odpowiednie środki ostrożności, to skąd bierze się nowy niepokój?

Uważaj na żywice bez danych o bezpieczeństwie i składnikach

Żywice firm Sunlu, Creality i Anycubic zostały przetestowane przez firmę Formlabs, aby sprawdzić, czy ich lista składników pokrywa się z tym, co faktycznie znajduje się w żywicy.

Wraz ze wzrostem sprzedaży stacjonarnych drukarek 3D z żywicą rośnie również konkurencja wśród producentów drukarek 3D w dostarczaniu tańszych i szybszych maszyn. Żywica odgrywa istotną rolę w obu przypadkach.

„Aby obniżyć koszty i zwiększyć prędkość drukowania, producenci często stosują tanie, wysoce reaktywne substancje chemiczne” — mówi David Lakatos, dyrektor ds. produktów w Formlabs. „Podczas gdy niektóre z tych składników są bezpieczne i dobrze poznane, inne mogą stanowić poważne ryzyko po narażeniu na skórę i są szkodliwe po wdychaniu”.

Wszystkie żywice mogą powodować podrażnienie skóry, dlatego wymagane jest noszenie rękawiczek i zawsze zalecana jest odpowiednia wentylacja. Jednak Laktos pragnie podkreślić, iż nowe badania nad tymi substancjami chemicznymi pokazują, iż istnieje większe ryzyko i powód do obaw, niż wcześniej sądzono.

W niektórych żywicach, zwłaszcza tych ekonomicznych, można znaleźć substancję chemiczną o nazwie ACMO (4-akryloylmorfolina).

„Są gorsze rzeczy, które można umieścić w żywicy, ale myślę, iż ACMO jest najgorszą rzeczą, jaką widzimy powszechnie umieszczaną w żywicy, i to dość powszechnie” — mówi Haring. ACMO jest wysoce reaktywne i prowadzi do szybkich czasów drukowania, ale „rzeczy, które są wysoce reaktywne, mają również tendencję do bycia bardziej niebezpiecznymi i potencjalnie powodują uszkodzenia organów w czasie. I to jest właśnie ten kompromis”.

ACMO przyczynia się do elastyczności i wytrzymałości utwardzonych żywic i działa w celu zminimalizowania skurczu podczas polimeryzacji, wśród innych korzyści. Ten związek chemiczny miał swój początek w przemyśle powłok, z którego najpierw rozwinął się druk 3D żywic.

„ACMO jest naprawdę powszechnie stosowane w przemyśle powłok — choć nie w USA — ponieważ jest szybkie, ma niską lepkość i można z niego uzyskać całkiem dobre adekwatności mechaniczne” — mówi Harring. Żywice do druku 3D z ACMO gwałtownie się utwardzają i produkują części o dobrej stabilności.

Istnieje jednak ogromna różnica między wykorzystaniem ACMO w środowisku przemysłowym a wykorzystaniem go w produktach konsumenckich.

Formlabs twierdzi, iż nigdy nie korzystał z ACMO, ponieważ wie, iż jego klienci prawdopodobnie nie pracują w środowisku przemysłowym (drukarki Formlabs są przeznaczone do użytku w biurach lub małych laboratoriach). Formlabs zawsze projektował swoją drukarkę 3D tak, aby zawierała wstępnie napełnione wkłady z żywicą, dzięki czemu użytkownicy nigdy nie muszą wylewać żywicy z butelki i ryzykować rozlaniem lub innymi wypadkami.

„Istnieją inne uczulające monomery akrylowe i staramy się ich wszystkich unikać, ale myślę, iż ACMO jest tym, na temat którego jest najwięcej danych i prawdopodobnie jest najbardziej niepokojący” — mówi Haring. „To jest jeden z tych, na który postawiliśmy twardą granicę w naszych własnych żywicach”.

ACMO nie jest zakazane w żywicach konsumenckich i Formlabs nie twierdzi, iż powinno być. „Myślę, iż jeżeli ludzie chcą je kupić i używać, mają do tego prawo” — mówi Haring. „Myślę, iż prawdziwym problemem jest to, iż w wielu przypadkach zagrożenia z nimi związane nie są odpowiednio komunikowane”.

W 2024 r. amerykańska Agencja Ochrony Środowiska (EPA) wydała rozporządzenie Significant New Use Regulation (SNUR) dla ACMO, które jest zarejestrowane na mocy amerykańskiej ustawy o kontroli substancji toksycznych, ze względu na niebezpieczne skutki kontaktu ze skórą i wdychania jego oparów. SNUR wymaga, aby produkty zawierające ACMO były opatrzone pewnymi ostrzeżeniami, takimi jak fakt, iż może powodować skutki reprodukcyjne.

Kolejne badanie z 2024 r. opublikowane w czasopiśmie Food and Chemical Toxicology wykazało, iż AMCO może przyczyniać się do reakcji alergicznych skóry poprzez promowanie „aktywności keratynocytów”, charakterystycznej cechy zaangażowania układu odpornościowego.

Inni producenci, w tym 3DRS, zaczęli promować żywice do druku 3D „wolne od ACMO”.

A co z TPO?

Innym związkiem chemicznym w żywicy, który według nowszych badań jest bardziej toksyczny niż wcześniej sądzono, jest TPO (tlenek trimetylobenzoilofosfiny), który jest „fotoinicjatorem” lub związkiem chemicznym, który rozpoczyna utwardzanie żywicy, gdy jest ona wystawiona na działanie światła UV. Jest to powszechny związek chemiczny stosowany w przemyśle, ale jest również szeroko stosowany w większości żywic do druku 3D, zarówno hobbystycznych, jak i przemysłowych.

Według Haringa, TPO „coraz więcej danych pojawia się na temat jego potencjalnej toksyczności i zagrożeń reprodukcyjnych”. W UE niedawno (w 2023 r.) dodano go do listy „ substancji wzbudzających szczególnie duże obawy ”.

Badanie z 2022 r. dotyczyło alternatyw dla BAPO i TPO w przypadku żywic dentystycznych, ponieważ cytotoksyczność tych dwóch opcji. Odkryto, iż inny rodzaj fotoinicjatora, TPO-L, ma wyższą biokompatybilność.

Firma Formlabs zdecydowała się nie stosować TPO w żywicach Creator Series .

Zamiast po prostu wypuścić serię żywic, które nie zawierają dwóch najbardziej niebezpiecznych substancji chemicznych, Formlabs poszedł o krok dalej: wyróżnił żywice, które je zawierają.

źródło: all3dp