Quanto sono pericolose le stampanti 3D per metalli e quali norme dovrai seguire?

Quando si parla di stampanti 3D ci si può riferire alle stampanti 3D industriali, utilizzate in un ambiente di lavoro, oppure a quelle “casalinghe” per nerd e appassionati.

C’è un’ovvia differenza, non solo di applicazioni, ma di rispetto per le norme di sicurezza.

La stampa 3D per metalli è una tecnologia della quarta rivoluzione industriale che viene impiegata nelle aziende per velocizzare la produzione, produrre on demand e realizzare geometrie impossibili.

Una volta scoperti i benefici della stampa 3D, devi conoscere quali precauzioni dovrai osservare per utilizzare questa tecnologia in sicurezza.

Come imprenditore, hai la responsabilità di tutelare la salute e la vita dei tuoi operatori, ecco perché ho deciso di dedicare un intero articolo solo su questo argomento.

Le norme burocratiche da seguire sono costose e ti complicheranno ancora di più il lavoro?

In questo articolo scoprirai il pericolo nascosto delle stampanti 3D che sinterizzano più metalli.

Le norme che leggerai seguono le leggi che tutelano la salute dei lavoratori (decreto legislativo 9 aprile 2008, n.81 e le successive modifiche e integrazioni: d.lgs 81/2008.

Esistono vari tipi di tecnologie additive per la produzione di componenti in metallo, ma io ti parlerò della Power Bed Fusion, la tecnologia più adatta alla realizzazione di componenti meccanici e di prototipi con alto livello di finitura.

La Power Bed Fusion è un processo di sinterizzazione: un laser sinterizza le particelle di un letto di polvere che, raffreddandosi velocemente, si solidificano formando strato per strato il componente finale; pensa a come viene composta la sfoglia di una lasagna.

1) Finché l’argon non ci separi…

Per poter iniziare il processo di stampa nella tecnologia PBF, la camera di lavoro della stampante viene chiusa ermeticamente, depressurizzata e isolata termicamente per non compromettere la lavorazione.

La depressurizzazione (portare la pressione interna uguale a quella esterna) avviene grazie all’utilizzo di gas inerti, ovvero non corrosivi per i metalli, come l’azoto, l’elio e l’argon.

In particolare, l’argon evita la formazione di ossidi superficiali, consentendo alle polveri reattive, come il titanio, di essere processate per evitare possibili esplosioni.

Le polveri reattive, infatti, sottoposte ad alte temperature e al contatto con l’ossigeno innescano esplosioni.

Anche se i gas proteggono gli operatori dalle esplosioni, il loro accumulo nell’ambiente di lavoro costituisce una fonte di pericolo da non prendere sottogamba.

In Italia abbiamo già assistito alla morte per argon e le misure adottate non sempre sono bastate per salvare la vita agli operatori, come puoi leggere in questo articolo.

L’azoto è considerato un gas meno nocivo anche dal Punto Sicuro perché è necessaria un’altissima concentrazione di gas per portare all’asfissia, l’azoto è già presente nell’atmosfera terrestre per il 78% e perché si lega con l’ossigeno, diminuendo la possibilità di saturazione in un luogo chiuso.

L’argon, invece, è a tutti gli effetti un killer da tenere monitorato perché non si lega all’ossigeno, è inerte, inodore e incolore e si sostituisce all’atmosfera nella stanza di lavoro e all’ossigeno nei polmoni dei lavoratori.

I gas inerti come l’argon evitano le esplosioni, ma soffocano gli operatori fino alla morte

Basta davvero una minima concentrazione di argon per causare la morte, ecco perché è necessario monitorarsi di tutte le precauzioni necessarie, perché non sono mai troppe.

Per proteggersi dall’argon è consigliato adottare:

• Sensori che captano la presenza dell’argon attorno alla stampante;
• Sensori di monitoraggio ossigeno durante la produzione, perché la presenza dell’ossigeno nella camera del lavoro può causare perdite di argon, mortali per i lavoratori;
• Impianti di evacuazione dei gas inerti;
• Sistemi di ventilazione forzata con retroazione azionata dai sensori di ossigeno;
• Un criceto ai piedi della stampante. (Se vuoi saperne di più su questo accorgimento, introdotto da me, leggi questo articolo).

2) Le polveri reattive: come maneggiarle e smaltirle senza intossicarsi o esplodere

Le stampanti 3D generaliste ti permettono di produrre i tuoi componenti con più polveri metalliche. Il pericolo è dato dalla dispersione aerea delle polveri che hanno una granulometria compresa fra i 15 μm e i 45 μm.

Per evitare l’inalazione e il contatto cutaneo con le polveri è necessario servirsi di come guanti, visore, tuta e mascherina.

Mentre per maneggiare la polvere d’acciaio dovrai seguire i normalissimi DPI che già segui nella tua azienda meccanica, dovrai prendere più precauzioni maneggiando le polveri reattive come l’alluminio e il titanio.

Devi conservare le polveri reattive in un locale apposito in modo da proteggerle dall’umidità, dagli sbalzi di temperatura, dalla ventilazione e da possibili inneschi.

Le polveri reattive come l’alluminio o il titanio possono far esplodere la tua azienda

I tuoi operatori verranno esposti al pericolo delle polveri durante la fase di caricamento della stampante e durante la rimozione della polvere dal componente, operazioni che spesso avvengono manualmente utilizzando una spazzola.

Il pericolo aumenta con le polveri reattive dato che pulizia del componente dalla polvere superflua avviene in atmosfera aperta, rischiando d'innescare reazioni esplosive.

Il rischio d’incendio e di esplosione è presente anche durante lo smaltimento del filtro che contiene la polvere processata da eliminare. L’alluminio, ad esempio, può esplodere a contatto con l’acqua. Le polveri reattive con granulometria più fine (<45 μm) al contatto con l’ossigeno o altre fonti di innesco possono generare esplosioni violente.

Per proteggere i tuoi operatori dalle conseguenze delle polveri reattive è consigliato adottare:

• Sfiatatoi, ovvero dispositivi di scarico per le esplosioni;
• Dispositivi automatici di rilevamento e soppressione delle esplosioni e degli incendi;
• Norme e dispositivi atex per eliminare fonti di ignizione come superfici, fiamme e gas caldi, scintille di origine meccanica, elettricità statica e radiazioni ionizzanti.

Leggendo questo articolo potresti pensare: “Perché investire in una stampante 3D per metalli, quando è così pericolosa?”

I pericoli sono sempre stati presenti anche nella lavorazione tradizionale, quindi le norme di sicurezza non devono frenarti nello scegliere d'implementare questa tecnologia per velocizzare la tua produzione e conquistare nuovi traguardi (più margini, più clienti, competitività).

In ogni caso i tuoi concorrenti non si faranno intimorire quando avranno letto il caso studio che ti presenterò fra poco. E tu?

Io sono un imprenditore meccanico come te e quando nel 2010 mi sono avvicina alla stampa 3D, non volevo mettere in pericolo la vita dei miei operatori e rischiare di far esplodere la mia azienda.

Non volevo utilizzare l’argon sia perché è mortalmente pericoloso e non esistono dispositivi che ti garantiscano una sicurezza al 100%, sia perché è il gas più costoso per processare la polvere metallica.

Non volevo neppure produrre con polveri reattive perché continuare a cambiare polveri in una stessa stampante potrebbe causare gravi rischi di contaminazione fra i materiali. Immagina di produrre componenti meccanici impuri: quali sarebbero le conseguenze sull’applicazione meccanica finale?

Dato che il mio obiettivo è quello di produrre componenti meccanici resistenti, ho specializzato la mia stampante 3D solo negli acciai, il materiale più utilizzato in ambito meccanico.

L’acciaio non è una polvere reattiva, quindi ti solleva dal rischio di esplosioni, incendi e contaminazioni.

Non solo: non sei costretto a utilizzare l’argon.

Processando solo polvere d’acciaio potrai servirti dell’azoto GRATIS

Per processare la polvere d’acciaio è sufficiente servirsi dell’azoto che evita l’ossidazione dei metalli. L’azoto non solo è meno pericoloso, ma è anche già presente in atmosfera, quindi ho progettato un generatore che preleva l’azoto dell’atmosfera in modo che io lo abbia gratis.

La stampante 3D4STEEL, l’unica stampante 3D al mondo specializzata negli acciai, è nata proprio dall’esigenza semplificare e rendere più sicura la procedura di stampa dei componenti meccanici con la tecnologia Power Bed Fusion.

La stampante 3D4STEEL infatti:

• ricarica automaticamente la polvere nel serbatoio, grazie a un sistema brevettato, che protegge la schiena e i polmoni dei tuoi operatori che non andranno a contatto con la polvere;
• utilizza l’azoto, ottenendolo gratis tramite un generatore;
• processa solo la famiglia degli acciai, evitando esplosioni, incendi e contaminazioni fra materiali;
• è specializzata nella produzione di componenti meccanici.

Vuoi vedere la macchina in funzione e scoprire quali benefici ho ottenuto grazie alla sua  implementazione nella mia filiera meccanica?

Scarica gratuitamente il caso studio per conoscere quanto ho velocizzato la mia produzione e quanto potrai velocizzare la tua.

All’interno del caso studio troverai la comparazione fra la produzione di un componente meccanico in 3D con i metodi che utilizzi oggi.

Nessuno fa mai questa comparazione e l’errore sta proprio nel pensare la stampa 3D come una tecnologia isolata, mentre deve e può lavorare assieme alle macchine automatiche che hai già in azienda.

Alcuni componenti, però, ha senso realizzarli solo con la stampante 3D e scoprirai i motivi scaricando il caso studio.

Clicca sul bottone rosso in fondo alla pagina per ricevere il caso studio gratuito direttamente nella tua email.

Come dico sempre: non puoi continuare a fare il lavoro di oggi, con la tecnologia di ieri ed essere nel business domani.

Qualcosa dovrai cambiare.

Inizia subito.

Ivano Corsini