金属加工における安全上の危険性、閉じ込められた粉末が爆発を引き起こす可能性はありますか?

この投稿は Little Soft Bear によって 2017-9-27 09:40 に最後に編集されました。

従来の製造方法（鋳造、鍛造など）で製造された部品は爆発しません。しかし、金属 3D プリントで製造された部品の爆発は、潜在的な安全上の危険です。金属 3D プリントを使用して部品を製造する場合、このプロセスで注意する必要がある問題は安全上の危険性です。これについては、以前に公開された「金属粉末 3D プリントの安全上の危険性と保護対策」で詳しく説明されています。

しかし、金属 3D プリントでは、部品とともに処理エリアから出る閉じ込められた粉末が存在するだけで、多くの安全上のリスクが生じます。特に部品の後処理中における金属粉末に関連する安全性の問題について見てみましょう。

オペレーターや技術者が防毒マスクや個人用保護具を着用しているのを見たことがあるかもしれません。これは、金属 3D プリントシステムで使用される金属粉末原料が、簡単に吸入されて人体に吸収されるほど小さいことが多いためです。実際、ニッケルにアレルギーのある人もおり、金属粉の吸入がさらに大きな懸念事項となっています。

ほとんどの人が気付いていないかもしれませんが、金属 3D 印刷技術で作られた部品をビルドチャンバーから取り出して洗浄した後も、部品には微量の粉末材料が残っている可能性があります。金属部品が完全に高密度であっても、それを支持する構造は高密度ではない可能性があるからです。

ほとんどのサポート構造は中空になっているため、粉末が内部に閉じ込められる可能性があります。部品がビルドプレートから取り外されると、これらのサポート構造の一方の端から、サポート構造内に閉じ込められた金属粉末が大気中に放出される可能性があります。そのため、水中ワイヤー EDM を使用してビルドプレートを取り外し、この粉末を水中に放出することが推奨されることが多いのです。

3D プリントされた部品が EDM 加工技術を使用して基板から取り外されない場合、サポート構造に閉じ込められた粉末を掃除機で取り除くなどの二次洗浄操作が必要になります。しかし、粉末粒子がサポート材料の内壁に付着したり、応力緩和中に部品の表面に部分的に溶けたりする可能性があるため、これは思ったほど簡単ではありません。大げさに何度も部品をテーブルに叩きつけても、取りきれなかった粉が残っている場合があります。

明らかに、部品から遊離粉末を除去する方法は複雑であり、ソーダブラスト、研磨フロー加工 (AFM)、電気化学研磨などの仕上げ技術を使用してサポート構造の内部から遊離粉末を除去する方法をよりよく理解するには、さらなる研究が必要です。

その中で、研磨フロー加工技術は、研磨材（研磨粒子を混ぜた流動性のある混合物）を加工対象物の表面上で圧力をかけながら流し、バリ、バリ、角丸などを除去して、加工対象物表面のうねりや粗さを低減し、精密加工の仕上がりを実現する新しい機械加工方法です。 AFM は、複雑な手作業による仕上げや複雑な形状を必要とするワークピース、および他の方法では加工が難しい部品に最適な代替加工方法です。 AFM 法は、ローラー、振動、その他の大規模な処理中に満足できない、または損傷する可能性のあるワークピースにも適用できます。また、放電加工やレーザー加工後に再生した層間剥離や、前工程で加工した表面に残った残留応力も効果的に除去できます。

電気化学研磨は電解研磨とも呼ばれます。電解研磨では、ワークピースを陽極、不溶性金属を陰極として使用します。両方の電極を同時に電解セルに浸し、直流電流を流して選択的な陽極溶解を生じさせ、ワークピースの表面の光沢を高めます。

チタンやアルミニウムなどの一部の金属粉末原料は自然発火性があり、爆発する可能性があることに注意することが重要です。したがって、専門の機械加工担当者は、これらの材料で作られた部品を取り扱う際には注意が必要です。部品に閉じ込められた粉末が再放出され、機械環境に侵入すると、火花やその他の条件の組み合わせにより爆発を引き起こす可能性があるためです。したがって、これらの部品の取り扱いや後処理には特別な注意を払い、まず適切に洗浄されていることを確認する必要があります。部品を取り扱う際に粉が落ちてしまうと加工できません。

金属 3D プリントに伴う安全上の危険性を完全に理解し、診断するための作業はまだ進行中であり、緊急事態に迅速に対応できるように、必要に応じて地元の消防士に事前に通知する必要があります。さらに、3D プリントされた金属部品をグラインダーや旋盤/フライス盤に取り付けて加工する場合、加工中に火花によって部品内の粉末が引火して爆発を引き起こさないことを確認することが重要です。

出典: 3D Science Valley 詳しい情報: 金属粉末 3D プリントの安全上の危険性と保護対策

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