技術的な投稿です！ 3Dプリンター操作の安全上の危険性7種類の分析

この投稿は Spectacled Bear によって 2021-8-23 09:05 に最後に編集されました。

はじめに: 新興の製造方法として、3D プリントが製造プロセス中に人体に与える影響により、ユーザーは関連する安全上の危険性を無視することがよくあります。しかし、実際には、どのタイプの 3D プリンターでも、動作上のリスクがまったくないことを完全に保証することはできません。 3D プリンターに関連する主な危険のカテゴリを見てみましょう。

3Dプリンターは工場に設置する場合でも寝室に設置する場合でも、注意して使用しないと危険を及ぼす可能性があり、危険の程度は機器によって異なります。そのため、Antarctic Bear は、誰もが安全な操作手順を開発できるように、さまざまな考えられるリスクをまとめ、次のような主要な安全上の危険をリストアップしました。
1. バーンズ
安全上のリスク:ほとんどの 3D プリンターは非常に高温で動作します。たとえば、最も一般的な FF システムでは、ホットエンドの温度は 300°C に達することがあり、金属 3D プリンターの温度はさらに高くなります。十分に冷却せずに高温部分に触れると、火傷する危険性が高くなります。多くの FFF プリンターにはすでに高温リマインダー機能が搭載されていますが、ほとんどの安価なモデルでは依然としてこのリスクが残っています。ホットエンドに加えて、ホットベッドと印刷部分の温度条件にも注意を払う価値があります。
治療方法：

3D プリンターは子供や許可されていない人の手の届かない場所に保管してください。
3Dプリンターを扱うときは手袋を着用してください
保護のために囲いやさまざまな障壁を使用する

2. つまむか切る
安全上のリスク: 3D プリンターは本質的に機械装置です。モーションシステムは、ステッピングモーター、トラック、プーリーで構成されています。これらのデバイスが動作しているとき、あらゆる動きにより、ユーザーが 3D プリンターに挟まれる危険性が高まります。プリンターは、ソフトウェアによって与えられた、どこにどのくらいの速さで移動するかに関するコードに無意識に従います。一部のマシンには、衝突を検出して適切に対応できる閉ループシステムが装備されています。ただし、ほとんどの 3D プリンターは依然としてオープンループシステムを使用して動作を作成し、多くのデスクトップ 3D プリンターはオープンガントリー構造を使用しているため、マシンの動作中に指を挟む可能性が非常に高くなります。
さらに、FFF 方式に類似した 3D プリンターを使用する場合、スクレーパーを使用してモデルをホットベッドから削り取る必要があり、過度の力によりスクレーパーで切断されるリスクが伴います。スクレーパーの鋭い刃先や刃に付着した汚染物質は傷口の感染を引き起こす可能性があるため、軽視すべきではありません。さらに、印刷物からサポートを取り外すときに、自分自身を切る危険性があります。
治療方法：

お金に余裕のある人は、衝突検出モードと高品質の取り外し可能なフレキシブルホットベッドを備えた 3D プリンターを購入できます。
傷防止手袋やその他の保護具を着用してください
保護のために囲いやさまざまな障壁を使用する
プリンターに触れる前に、プリンターが安全な状態であることを確認してください。
サポート構造を取り外すときは、動きを遅くし、水溶性の材料を使用し、サポート構造を最小限に抑えます。

3. 火
安全上のリスク:発生確率は低いですが、3D プリンターが火災を起こした事例があります。場合によっては、3D プリンターの熱によって火災が発生する可能性がありますが、開いたガントリーマシンに可燃性物質が落下したり、ファームウェアの不具合によってホットエンドが継続的に加熱され、溶けて発火したりするなど、その他の異常な状況も発生しています。
現在市場に出回っている多くの製品には、誤動作が発生した場合に自動的にシャットダウンするなど、これらの問題に対する保護機能が備わっています。こうした保護機能の 1 つは熱暴走と呼ばれ、プリンターの発火を防ぐために設計されています。プリンタの温度表示とヒーターが切断されると、危険な温度に達して火災の危険が生じる可能性があります。熱暴走は、ホットエンドの温度を追跡し、プリンターをすぐにシャットダウンすることで、このような事態の発生を防ぎます。
治療方法：

機械を常に監視し、煙探知機を設置し、消火器を近くに置いておく
3Dプリンターの熱暴走防止機能が有効になっていることを確認してください
3D プリンターはカーテンなどの可燃物から遠ざけ、できるだけ金属面の上に置いてください。
経験がない場合は、組み立て式3Dプリンターキットの使用は避けてください。

4. ナノ粒子または有害な煙
安全上のリスク:ナノ粒子は、動作中に放出される 3D プリント材料の極めて小さな粒子です。たとえば、FFF プリンターでは、押し出しプロセス中にフィラメントが加熱され、この熱によって材料の一部が大気中に放出される傾向があります。これらの粒子は非常に小さいため、空気中に浮遊し、吸入されて人の肺に留まる可能性があります。しかし、使用される熱や材質によって危険度は大きく異なります。一般的に、熱が高いほど、より多くのナノ粒子が放出される傾向があります。 ABS など、特定の温度で他の材料よりも多くのナノ粒子を放出する材料もあります。
同様に、加熱により揮発性有機化合物が放出され、空気中の水滴と結合して有害なスモッグを形成します。長期間にわたって煙にさらされると呼吸器系に損傷を与える可能性があるという報告があります。
治療方法：

保護カバーを使用して機器を囲むか、空気フィルターを使用してナノ粒子を除去します。
作業エリアの換気を良くする
PLAやPETGなどの比較的安全な素材を使用し、換気の悪い場所ではABSやナイロンの使用を避けるようにしてください。
活性炭は、スチレンなどの ABS 材料から放出される有害ガスを吸収するために使用できます。

5. 物質の毒性
安全上のリスク:ほぼすべての 3D プリンター樹脂はある程度有毒であるため、メーカーは樹脂 3D プリンターと材料を扱う際にニトリル手袋の使用を推奨しています。まれに樹脂が皮膚に付着することがありますが、大きな影響はなく洗い流すことができます。しかし、長期にわたる暴露は体の免疫システムに損傷を与える可能性があります。
治療方法：

樹脂3Dプリンターやプリントを扱うときは必ずニトリル手袋を着用してください
レジンプリンターの使用と後処理時の接触を最小限に抑える「クリーン」なワークフローの開発

6. 爆発
安全上のリスク:理論的には、3D プリンターが爆発する可能性は非常に低いですが、一部の 3D プリント材料は、適切に取り扱われないと実際に爆発を引き起こす可能性があります。たとえば、工業用 3D プリンターで使用される微粉末などの反応性金属粉末は爆発する可能性があります。たとえば、3D プリントの金属材料としてよく使われるチタンは、粉末が十分に加熱されると爆発する可能性があり、不適切な粉末の取り扱いによって起こる爆発も建物火災を引き起こす可能性があります。
治療方法：

金属粉を取り扱う際は必ず安全な手順に従ってください
製造工程中のガス雰囲気を変えるために不活性保護ガスを使用する
保護装置付きの金属3Dプリンターを選ぶ

7. 感電や漏電などの電気安全上の危険
安全上のリスク: 3D プリンターは電気製品であるため、電気の安全性は無視できない問題です。電源電圧や機械的な静電気により、3D プリンターから金属フレーム全体にオーバーフローが生じる場合があります。前者は、接地接続の不良、電源装置のフィルターコンデンサの故障により電圧を接地に放出できない、または電源ケーブルが 3D プリンターのフレームと接触しなくなったことが原因で発生することがあります。さらに、一部の 3D プリンターメーカーは、加熱時間を短縮するために主電圧ベッドヒーターを使用しています。これにより、加熱時間は短縮されますが、電源コードの周りに配線が絡まる可能性や、時間の経過による配線の疲労によりリスクが高まります。
治療方法：

接地された電源が適切に機能していることを確認するか、追加の「接地」を使用して機械的な静電気を軽減します。
3Dプリンターキットを組み立てたり修理を行うときは、関連する専門家や技術者に相談してください。
2ピンプラグを3ピンプラグに接続する
静電気を減らすために、周囲の湿度を20%～30%に保ちます。
密閉型電源（ノートパソコンの電源に似たもの）付きの3Dプリンターを購入し、通常のDC電源コンセントに接続します。

上記は発生する可能性のあるセキュリティ上の問題のほとんどです。3Dプリンターや関連技術のアップデートに伴い、さまざまなセキュリティリスクが発生します。したがって、3D プリントが従来の機械加工よりも安全だからといって、安心してはいけません。 Antarctic Bear は、3D プリント技術が好きな人や 3D プリント機器を使用している人全員が、不必要な怪我を避け、テクノロジーの楽しさを存分に体験できることを願っています。

参考: 1. 3D プリントの 7 つの危険性
2. 今すぐ従うべき 3D プリンターの安全ルール 7 つ
3. ポリマーフィラメントデスクトップ3Dプリンターからの排出物の測定と制御