Sicherheit der SLS-3D-Druck-Produkte von Formlabs: Analyse der Luftqualität und Staubgefahr

Die SLS-3D-Drucker und Nachbearbeitungsgeräte der Fuse-Serie bieten eine industrielle Fertigungsleistung auf kleiner Stellfläche und in kompaktem Format. Im Gegensatz zu vielen anderen SLS-Lösungen auf dem Markt benötigt die Fuse-Serie keine komplexe Infrastruktur, Belüftung oder Stromzufuhr. Dank ihrer kompakten Größe lassen sich der Drucker Fuse 1+ 30W und die Nachbearbeitungsstationen Treppen hoch- und runterttransportieren und in herkömmlichen Büroeinrichtungen platzieren, oder teilweise sogar in Wohnräumen. 

Diese Faktoren, wie auch der erschwingliche Preis, ermöglichen es auch kleinen Unternehmen, die normalerweise auf Outsourcing zurückgreifen würden, sich SLS-Kapazitäten in den eigenen Betrieb zu holen. Außerdem bieten sie mittleren und großen Unternehmen die Option, ihren Druckbetrieb zu SLS-Druckerflotten zu skalieren. 

Eine der wichtigsten Fragen von Personen, die gerade erst in den SLS-3D-Druck einsteigen oder über die Skalierung ihres SLS-Druckbetriebs nachdenken, bezieht sich auf die Pulverhandhabung und welche Schwierigkeit diese darstellt. Mit dem Fuse 1+ 30W und den Nachbearbeitungslösungen ist es ein Leichtes, überschüssiges Pulver von den gesinterten Teilen zu entfernen, es zu recyceln und die Druckteile zu reinigen. Um den gesamten Arbeitsablauf kennenzulernen, sehen Sie sich unten unsere sechsminütige Einführung an.

Um zusätzliche Informationen im Zusammenhang mit Gesundheitsrisiken und Sicherheit beim Umgang mit SLS-Pulvern bereitzustellen, hat Formlabs bei U.S. Compliance eine Beurteilung der Luftqualität sowie bei Stonehouse Process Safety eine Analyse der Entflammbarkeit und Staubgefahr angefordert. Beide Untersuchungen wurden in Formlabs' Forschungs- und Entwicklungseinrichtung (F&E) für SLS in Somerville, Massachusetts, USA, durchgeführt, die über ca. 60 SLS-Drucker und 15 Nachbearbeitungsgeräte verfügt.

Stonehouse Process Safety (Stonehouse) ist Branchenführer im Bereich der Vorbeugung von Explosionen, Bränden und versehentlicher Materialfreigabe. Das Unternehmen bietet Testdaten und Lösungen zum Prozesssicherheitsmanagement, die einer Qualitätssicherung unterliegen.

Die Fachleute von Stonehouse führten Labortests an Proben von sechs Formlabs-Pulvern durch, um die damit verbundenen Explosivitätsdaten zu beurteilen, nämlich Nylon 12 Powder, Nylon 11 Powder, Nylon 11 CF Powder, Nylon 12 GF Powder, TPU 90A Powder und einem weiteren Pulver, das sich in der Entwicklung befindet.

Die Tests umfassten Folgendes:

1. Screening-Test (Go/No-Go) zur Feststellung, ob die Partikel explosionsfähig sind.

2. Messung der Mindestzündenergie und -temperaturen zum Auslösen eines Brandes.

3. Messung der Mindestkonzentration von Staub zur Verursachung einer Explosion (UEG).

Stonehouse untersuchte Räume, in denen brennbare Partikel vorhanden oder in Gebrauch sind, und prüfte die in diesen Räumen eingesetzte Ausrüstung zur Verarbeitung brennbarer Partikel wie etwa die Drucker und die Nachbearbeitungsgeräte der Fuse-Serie.

• Die Pulver haben ein geringes Risiko der Entzündung durch Funken und elektrostatische Entladung. Die Mindestzündenergie (MZE) aller Pulver zählt mit einer Spanne von 300 bis 1000 mJ als hoch. Selbst eine starke Funkenentladung von ungeerdeten Geräten würde vermutlich keine ausreichende Energie erzeugen. 

• Die Pulverwolken haben ein geringes Selbstzündungsrisiko bei Kontakt mit erhitzten Umgebungen, heißen Oberflächen und Reibungsfunken. Die Mindestzündtemperatur (MZTwolke) liegt für alle geprüften Proben über 400 °C und zählt damit als sehr hoch. Weiterhin liegt die Mindestzündtemperatur einer Staubschicht auf heißen Oberflächen (MZTschicht) über 350 °C. Dies zeigt, dass die Pulver sich nur im Brandfall entzünden würden.

• Es müssen extrem dichte Pulverwolken entstehen, damit die Wolke entzündbar ist. Dies ist durch den relativ hohen Wert für die untere Explosionsgrenze (UEG) im Vergleich zu den meisten organischen Produkten gegeben. 

SLS-Pulver sind brennbar. Die von Stonehouse durchgeführte Analyse der Staubgefahr zeigt jedoch, dass aufgrund der Beschaffenheit der Formlabs-Pulver, der in die Geräte integrierten Sicherheitsvorrichtungen und der regelmäßigen Reinigung zur Vermeidung von Staubansammlungen nur ein vernachlässigbares Risiko von Pulverbränden oder Explosionen besteht.

Das F&E-Team von Formlabs führt eine wöchentliche Reinigung durch, um zu gewährleisten, dass die Anlagen frei von pulverbedingten Gefahren bleiben. Der wesentliche Reinigungsvorgang ist das Staubsaugen aller Oberflächen zur Vermeidung der Ansammlung von Staub. Da die Formlabs-Einrichtung als „nicht explosionsgefährdeter Bereich“ eingestuft wurde, nutzt das Team einen statisch ableitenden Sauger, der den NFPA-Richtlinien für die Beförderung brennbaren Staubs entspricht (ATEX Ex II 3 D in der EU). Besuchen Sie die Supportseite von Formlabs für jegliche Dokumentationen zu den Produkten wie etwa die Vorbereitung des Arbeitsbereichs.

Für weitere bewährte Praktiken zur Reinigung und Wartung von SLS-Flotten jeder Größenordnung laden Sie den vollständigen Bericht zur Analyse der Staubgefahr beim SLS-Druck herunter. Kontaktieren Sie alternativ gerne unser SLS-Team, um Ihre individuellen Standortanforderungen zu besprechen und zu erfahren, was Sie für den Einstieg benötigen.