Ocena zagrożeń i działanie toksyczne materiałów stosowanych podczas drukowania przestrzennego w technologii FDM

• Authors: Elżbieta Dobrzyńska , Luiza Chojnacka-Puchta , Dorota Sawicka , Piotr Sobiech , Tomasz Jankowski , Adrian Okołowicz , Małgorzata Szewczyńska

Title variants

EN

Risk assessment and toxicity effects of materials used during additive manufacturing with FDM technology

Abstracts

EN

This paper discusses the potential of additive printing, the risks it poses to users’ health (including 3D printer operators) and the effects of chemical substances released during the printing based on the available in vitro and in vivo studies. It was shown that substances emitted during printing with the commonly used acrylonitrile butadiene styrene filament in additive manufacturing might have carcinogenic, hepatotoxic and teratogenic effects, as well as toxic effect on the respiratory system. The latest research on the mechanism of formation of particles and volatile organic compounds during 3D printing, the parameters affecting their potential emission, and trends in reducing these hazards are indicated. The need for the design of more environmentally friendly and less emissive printing materials, as well as strategies for prevention and individual and collective protection measures are emphasized. Users of 3D printers should be familiar with all possible aspects of the threats associated with the printing process. Insufficient data on direct exposure to chemicals and particles released during the use of filaments makes it difficult to build awareness of safe working practices. Of particular concern is the health impact of emitted chemicals and particles from thermally treated materials in one of the most popular technologies for 3D printing, i.e., fused deposition modelling. Exposure of the users to, e.g., plasticizers added to filaments occurs through a variety of routes, by absorption through the skin, by inhalation or ingestion. Available epidemiological data, as well as current experimental works, indicate that such exposure is a high risk of cardiovascular diseases, atherosclerosis in adults, and cardiac problems and metabolic disorders in children. This review, by identifying potential risk factors, may contribute to reducing the health loss of printer users and improving working conditions and safety, especially in enterprises where additive manufacturing technology is used.

PL

W artykule omówiono potencjał drukowania addytywnego, zagrożenia, jakie wynikają z jego stosowania dla zdrowia użytkowników (w tym operatorów drukarek 3D) i skutki oddziaływania substancji uwalnianych podczas tego procesu na podstawie dostępnych badań in vitro i in vivo. Wykazano, że substancje emitowane podczas drukowania z wykorzystaniem powszechnie stosowanego filamentu poli(akrylonitrylu-co-butadienu-co-styrenu) w produkcji przyrostowej mogą cechować się działaniem rakotwórczym, hepatotoksycznym i teratogennym oraz oddziaływać toksycznie na układ oddechowy. Wskazano najnowsze badania dotyczące mechanizmu powstawania cząstek stałych i lotnych związków organicznych podczas drukowania przestrzennego, parametrów wpływających na ich potencjalną emisję oraz kierunki ograniczania tych zagrożeń. Podkreślono konieczność opracowania przyjaźniejszych dla środowiska i mniej emisyjnych materiałów do druku oraz strategii prewencji i środków ochrony indywidualnej oraz zbiorowej. Użytkownicy drukarek 3D powinni poznać wszystkie możliwe aspekty zagrożeń związanych z procesem drukowania. Zbyt mała ilość danych dotyczących bezpośredniego narażenia na substancje chemiczne i cząstki stałe uwalniane podczas użytkowania filamentów utrudnia budowanie świadomości bezpiecznej pracy. Szczególnie istotny jest wpływ emitowanych związków chemicznych i cząstek stałych z materiałów poddanych obróbce termicznej w jednej z najpopularniejszych technologii druku 3D, tj. osadzania topionego materiału, na zdrowie drukujących. Narażenie użytkowników np. na dodawane do filamentów plastyfikatory następuje różnymi drogami – przez skórę oraz układy oddechowy i pokarmowy. Dostępne dane epidemiologiczne i najnowsze prace eksperymentalne wskazują, że taka ekspozycja to wysokie ryzyko chorób układu naczyniowo-sercowego i miażdżycy u dorosłych lub problemów kardiologicznych i zaburzeń metabolicznych u dzieci. Niniejszy przegląd poprzez wskazanie potencjalnych czynników ryzyka może przyczynić się do ograniczenia utraty zdrowia użytkowników drukarek i poprawy warunków oraz bezpieczeństwa pracy przede wszystkim w przedsiębiorstwach, w których wykorzystuje się technologię wytwarzania addytywnego.

Keywords

PL

środowisko pracy; substancje chemiczne; emisja; cząstki stałe; drukowanie przestrzenne; toksyczność materiałów

EN

work environment; chemical substances; emissions; particles; additive manufacturing; toxicity of materials

• Publisher: Instytut Medycyny Pracy im. prof. dra Jerzego Nofera w Łodzi
• Journal: Medycyna Pracy
• Year: 2024
• Volume: 75
• Issue: 2
• Pages: 159-171

Dates

published

2024

Contributors

author

Elżbieta Dobrzyńska

• Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy / Central Institute for Labour Protection – National Research Institute, Warsaw, Poland (Zakład Zagrożeń Chemicznych, Pyłowych i Biologicznych / Department of Chemical, Biological and Aerosol Hazards)

author

Luiza Chojnacka-Puchta

• Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy / Central Institute for Labour Protection – National Research Institute, Warsaw, Poland (Zakład Zagrożeń Chemicznych, Pyłowych i Biologicznych / Department of Chemical, Biological and Aerosol Hazards)

author

Dorota Sawicka

• Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy / Central Institute for Labour Protection – National Research Institute, Warsaw, Poland (Zakład Zagrożeń Chemicznych, Pyłowych i Biologicznych / Department of Chemical, Biological and Aerosol Hazards)

author

Piotr Sobiech

• Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy / Central Institute for Labour Protection – National Research Institute, Warsaw, Poland (Zakład Zagrożeń Chemicznych, Pyłowych i Biologicznych / Department of Chemical, Biological and Aerosol Hazards)

author

Tomasz Jankowski

• Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy / Central Institute for Labour Protection – National Research Institute, Warsaw, Poland (Zakład Zagrożeń Chemicznych, Pyłowych i Biologicznych / Department of Chemical, Biological and Aerosol Hazards)

author

Adrian Okołowicz

• Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy / Central Institute for Labour Protection – National Research Institute, Warsaw, Poland (Zakład Zagrożeń Chemicznych, Pyłowych i Biologicznych / Department of Chemical, Biological and Aerosol Hazards)

author

Małgorzata Szewczyńska

• Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy / Central Institute for Labour Protection – National Research Institute, Warsaw, Poland (Zakład Zagrożeń Chemicznych, Pyłowych i Biologicznych / Department of Chemical, Biological and Aerosol Hazards)

Identifiers

DOI

10.13075/mp.5893.01486

Biblioteka Nauki

31340363