Vybraná rizika FFF/FDM 3D tiskáren

Ukazuje se, že zájem o 3D tisk mezi lidmi se zrakovým postižením je značný. Není se čemu divit, vždyť výstupy 3D tiskáren jim přináší nové možnosti poznávání okolního světa, případně vyhotovení si užitečné funkční pomůcky. Jen během posledního půlroku se na mě obrátilo 6 těžce zrakově postižených lidí s dotazem, kterou 3D tiskárnu bych jim doporučil.

Kterou 3D tiskárnu bych doporučil? Odpověď bývá tím těžší, když pochopím, že tázající si vlastně již vybral a dotaz je spíše ujištěním se, že výběr byl proveden správně – protože přeci to je 3D tiskárna od toho známého, všude vychvalovaného výrobce.

Zejména levné 3D tiskárny, které nemají uzavřený pracovní prostor, přináší reálná rizika pro každého uživatele. Pravděpodobnost toho, že se 3D tiskem například zraní uživatel zcela nevidící, je vysoká z toho důvodu, že 3D tisk zejména v případě těch levných strojů vyžaduje vizuální kontrolu, byť i určité alternativy k takové vizuální kontrole lze zvážit. Dopady takových zranění nemusí být triviální, když si uvědomíme, že třeba zraněné důležité prsty nevidomého, minimálně po nějakou dobu nemusí sloužit tak, jako doposud.

V současnosti na trhu je k dispozici několik desítek různých technologií 3D tisku. S každou použitou technologií souvisí rizika pro ni specifická. Ale protože v domácnostech a ve školách se ve velké převaze vyskytují stolní FFF/FDM 3D tiskárny, dál se soustředím právě na tento typ robotů, jimiž se prolínají různé technologie, konstrukce, možnosti.

Zvažte, jestli 3D tiskárna je opravdu hračka pro vás. Opravdu si na 3D tiskárnu troufnete? Pokud si nejste jisti, seznamte se nejdříve se všemi možnými zákoutími 3D tisku. Prohlédněte si všechny součásti 3D tiskárny, projděte si celý proces 3D tisku, způsob ovládání, zvažte její umístění a další okolnosti. Prakticky si uvažovanou 3D tiskárnu vyzkoušejte. Je možné, že dospějete k závěru, že přese všechny překážky si tu věc pořídíte, ale budou vám s ní pomáhat vaši nadšení přátelé, sourozenci, rodiče, … Ale možná zvolíte jiný závěr.

Ať tak či onak, nenechte se k pořízení té či oné 3D tiskárny dotlačit marketingem té či oné společnosti. 3D tiskařský trh je pro laika nepřehledný, marketing prodejců agresivní. Raději se poraďte s někým znalým a nestranným.

Mnohé, především levnější 3D tiskárny mohou ublížit svými částmi mechanickými, elektrickými; protože jejich princip spočívá v postupném nanášení roztaveného materiálu v tenkých vrstvách, mohou ublížit některými horkými součástmi. Z roztaveného materiálu navíc unikají toxické látky s minimálně potenciálním negativním vlivem na zdraví.

Abyste snížili rizika spojená s používáním 3D tiskárny, kterým se blíže věnuji níže, stanovte si minimální požadavky na 3D tiskárnu následující:

  • Uzavřený pracovní prostor.
  • Tisková podložka s ohebným plátem (v jiném případě důkladné seznámení se s procesem oddělování výtisku od podložky).
  • Aktivovaná funkce „thermal runway“.
  • Kompletní, ne stavebnice.
  • Ne starší či takzvaně z druhé ruky bez důkladné odborné prohlídky.
  • Filtrační zařízení (zpravidla vybavené filtrem HEPA).
  • Kladné ohlasy 3D tiskařské komunity.
  • Důkladné proškolení v užívání konkrétní 3D tiskárny, počítaje v to řešení nestandardních situací.

Mechanika

3D tiskárna obsahuje množství částí, které se pohybují. Krokové motory, převodová ústrojí, řemenice, ramena, závitové tyče, ventilátory. Mám zkušenost, že tyto součásti zpravidla nevyvinou dostatek síly k tomu, aby dospělému člověku způsobily vážné zranění. Nicméně drobná a nepříjemná zranění reálně hrozí – třeba zranění v důsledku skřípnutí prstů horkou tryskou (horká tryska se během tisku pohybuje). Lze předpokládat, že třeba děti jsou mechanikou 3D tiskárny zranitelnější.

Raději uzavřenou 3D tiskárnu

Zranění mechanickými částmi významně snižují 3D tiskárny s uzavřeným tiskovým prostorem. Ideálně s bezpečnostními dveřmi.

  • Příklady nevhodných 3D tiskáren: Creality ENDER, BIQU, Original Prusa I3, Original Prusa Mini, Anycubic Mega, Anycubic Chiron, Anycubic Predator atd.
  • Příklady vhodnějších 3D tiskáren: Anycubic 4Max Pro, Creality CR-5 Pro, YSoft be3D eDee, Flash Forge Creator 3, Oldi Tech X-Max, Zortax, Ultimaker atd.

Opatrně při sundávání výtisku z podložky

Snadno se lze zranit sundáváním výrobku z tiskové podložky. Nezřídka se stává, že výtisk příliš přilne k podložce a nedaří se ho od ní oddělit. V takovém případě se tiskař snaží použít špachtli, nožíky a různé jiné nástroje. A ono to zkrátka někdy ujede dost nešťastně.

Mnohem příjemněji se výtisky sundávají z ohebných plátů: Jakmile 3D tiskárna odvede svou práci, podložku nechte vychladnout, pak ji sundejte, trošku ohněte – výtisk se téměř jistě snadno oddělí. Takové ohebné pláty buď jsou přímou součástí 3D tiskárny (BIQU B1, Original Prusa I3, Original Prusa Mini atd.), pokud ne, k mnoha 3D tiskárnám je lze dokoupit.

Elektřina

U většiny stolních 3D tiskáren napětí v exponovaných částech zpravidla nepřesahuje 12 V či 24 V. To je obecně považované za relativně bezpečné napětí. I přesto lze za nebezpečnější považovat 3D tiskárny, které nemají zakrytovanou elektroniku, mají volně dostupné vodiče nebo spoje.

Z pohledu bezpečnosti by uživatel neměl do elektroniky zasahovat a například za účelem oprav by se měl obrátit na odborný servis. Při odkrytování, neodborné montáži… by uživatel mohl být vystaven mnohem vyššímu napětí (220 V).

Vysoká rizika vyplývají z možných nedostatků termistoru trysky či vyhřívané podložky, které mohou vést až ke vzniku požáru. Pokud firmware 3D tiskárny začne dostávat chybné informace o aktuální teplotě, může do topného tělesa stále dodávat elektřinu v mylném domnění, že je stále příliš chladné, tryska se bude přehřívat, filament se začne tavit, vzplane.

Jako ochrana se používá funkce firmwaru „thermal runway“. Neplatí, že by tato funkce byla aktivována v každé 3D tiskárně – z tohoto pohledu bych laikovy nedoporučoval pořizovat 3D tiskárnu starší či takzvaně z druhé ruky bez důkladné odborné prohlídky. I v případě nových 3D tiskáren pátrejte, zda je funkce „thermal runway“ aktivována.

Je vhodnější pořizovat 3D tiskárny již zkompletované, nikoliv stavebnice.  Během konstrukce stavebnicového systému je pravděpodobné, že něco sestavíte nesprávně, ulomíte drát, zraníte se během sestavování, …

Vysoká teplota

Materiály používané v domácích stolních 3D tiskárnách se taví zpravidla mezi 180 a 270 °C. Podle materiálu se nahřívá tryska na teploty, které mohou způsobit popáleniny kůže. I mně se několikrát stalo, že jsem se neopatrností dotknul zcela rozpálené trysky. Ano, bolí to.

Současné 3D tiskárny běžně bývají vybaveny také vyhřívanou podložkou, kterou se dosahuje snížení deformací během tisku. Taková teplota bývá výrazně nižší než teplota trysky, nicméně i tyto teploty mohou způsobit popáleniny.

Po vypnutí vyhřívané podložky byste měli alespoň 10 minut počkat, než se jí dotknete.

Rizika v souvislosti s vysokými teplotami trysky a podložky jsou významně nižší, pokud má 3D tiskárna uzavřený tiskový prostor.

Přehled teplot trysky a tiskové podložky podle různých materiálů:
MateriálTeplota trysky °CTeplota podložky °C
PLA – poly(lactic acid)180 až 23020 až 60
PVA – polyvinyl alcohol180 až 23045
HIPS – high-impact Polystyrene210 až 25050 až 60
ABS – acrylonitrile butadiene styrene210 až 25080 až 120
PET – polyethylene terephthalate230 až 25555 až 70
PETG – polyethylene terephthalate glycol230 až 25555 až 70
Nylon Polyamide235 až 27060 až 80
PC – polycarbonate270 až 31090 až 105
ASA – acrylonitrile styrene acrylate250 až 270105 až 115

Toxicita

Různé studie ukazují, že během tepelného zpracování plastů i 3D tiskárny produkují nebezpečné látky. Již při relativně nízké teplotě (okolo 170 °C) vnikají plynné látky, označované VOC (Volatile Organic Compounds – těkavé organické sloučeniny) a UFP (ultrafine particles – ultrajemné částice). Obecně bylo zjištěno, že třeba ABS je toxičtější než PLA, ale také platí, že PLA může také být za určitých podmínek (při teplotě nad 200 °C) zdraví škodlivý.

Pokud se ohlížíte po nové 3D tiskárně, volte uzavřenou 3D tiskárnu s filtračním zařízením (zpravidla vybavené filtrem HEPA), které chrání pracovní prostředí před škodlivými částicemi. Je smutná pravda, že 3D tiskáren s filtračním zařízením na trhu moc není. Jedná se o doménu spíše dražších 3D tiskáren.

  • Příklady nevhodných 3D tiskáren: Creality ENDER, BIQU, Original Prusa I3, Original Prusa Mini, Anycubic Mega, Anycubic Chiron, Anycubic Predator atd.
  • Příklady vhodnějších 3D tiskáren: UP BOX+, CreatBot, Tiertime UP Mini 2 ES, Zortrax M200 Plus, Zortrax Inventure, BCN3D Sigma R19 s krytem, Tiertime UP300 atd.

Pokud 3D tiskárna neobsahuje filtrační systém, lze zvážit následující možnosti:

  • Umístit 3D tiskárnu do skříně s filtrem UFP a VOC. Existuje mnoho takových řešení – v různých cenových i kvalitativních kategoriích.
  • Větrat místnost, v níž 3D tiskárna tiskne. Avšak větrání může tiskárnu ochladit, čímž může dojít k deformaci výrobku.
  • Pokud se pohybujete v blízkosti tisknoucí 3D tiskárny, zvažte ochranu dýchacích cest vhodným respirátorem.
  • Netisknout zvlášť toxickými materiály, jako jsou ABS či Nylon. Tyto materiály produkují nebezpečný styren.
  • Tisknout spíše šetrnějším materiálem PLA při nižší možné teplotě.

Další nástroje a chemikálie

Kleště, ostré špachtle, nožíky, břity, špičaté pinzety, drátěný kartáč, rychle schnoucí lepidla, čistící prostředky typu aceton, isopropylalkohol… Všechny tyhle věci se často používají během 3D tisku. A přirozeně mohou způsobit vážné zranění.

Závěrem

Každý zájemce o 3D tiskárnu by se měl rozhodovat nad pořízením stroje kvalitního, bezpečnost v to počítaje. Měl by se rozhodovat racionálně, neukvapovat se a myslet především na zdraví své a svého okolí. Takové rozhodování vůbec není jednoduché, zvlášť pod tlakem marketingu prodejců a výrobců. Proto zvláště těžce zrakově postižený zájemce o 3D tisk by měl zvážit poradenskou podporu zkušených 3D tiskařů. Může tak předejít možným úrazům a nehodám, zklamání z pořízeného zboží, a třeba i ušetřit peníze; je dokonce možné, že nakonec pro 3D tisk využije úplně jiné cesty než pořizování sice moderního, ale stále ne dostatečně přístupného, stroje.



3D tiskAgora


Petr Dušek
Petr Dušek
Petr několik let pracoval na úchvatné pozici pozorovatele meteorů v Oddělení meziplanetární hmoty Astronomického ústavu Akademie věd ČR. V současnosti se úspěšně zabývá SW vývojařinou, zejména na úrovni zajištění kvality, testování, bezpečnosti a to primárně v oblasti komerčního sektoru.