Les risques de l'impression 3D

L'impression 3D est une technologie en très fort développement. Nous assistons ainsi à une croissance des ventes des imprimantes en 3 dimensions. Les imprimantes sont maintenant à tous les prix et permettent de satisfaire les particuliers comme les professionnels.

Les particuliers font un usage domestique des imprimantes 3D, ils les utilisent pour les loisirs, c’est une impression 3D récréative.

Les professionnels utilisent les imprimantes 3D pour des raisons d’efficacité, de rapidité et de précision pour la réalisation de pièces uniques ou en petites séries. C’est une utilisation des imprimantes 3D très présente dans la médecine pour la réalisation de prothèses diverses, les prothésistes dentaires, les lunetiers, les architectes pour visualiser les projets, le design, etc…

1) L’impression tridimensionnelle ou 3 D

Le principe général est de fabriquer un objet par l’ajout de très fines couches successives de matériaux. L’imprimant est pilotées par un logiciel qui va donner ses instructions à travers un fichier 3D à l’imprimante.

La FDM, est la plus utilisée, celle-ci va faire fondre à haute température un filament de thermoplastique et ajouter des couches successives de matières pour créer la pièce attendue.

Les différentes technologies de l’impression 3D

1. La technologie FDM ou par dépôt de matière en fusion : Elle utilise principalement le PLA (acide polylactique), et l’ABS (acrylonitrile-butadiène-styrène) Les températures d’extrusion vont de 180 à 260 °C.
2. La technologie de stéréolithographie ou solidification par la lumière : Elle utilise de la résine époxy liquide et un laser avec lumière UV.
3. La technologie 3DP ou l’agglomération de poudre par collage : Elle utilise une poudre de polyamide, de polyuréthane, polystyrène, nylon ... ou de certains métaux et un rayon laser avec lumière infrarouge.

Toutes les technologies vont produire des particules fines, des composés organiques volatils, et potentiellement faire courir des risques aux personnes présentes. 

La modification et la fusion des matières plastiques, la polymérisation et la hausse des températures peut entraîner la libération dans l'ai ambiant de particules fines, poussières, de nanoparticules, de gaz et de produits volatils potentiellement dangereux.

Une imprimante 3D utilise un spectre de différentes matières plastiques et résines avec libération possible de monomères des filaments thermoplastiques polymères ou de produits de base résiduels.

L’impression 3D utilise aussi des solvants et des peintures dans les opérations de finitions des pièces et peuvent ainsi créer des produits de décomposition thermique, des vapeurs et des émanations toxiques, nocives pour la santé.

Exemples de ces réactions :

• Les fils de nylon utilisés rejettent dans l’atmosphère ambiante du caprolactame irritant et toxique par inhalation, ou par absorption à travers la peau.
• Les fils de type ABS rejette du styrène dans l’atmosphère, classé comme cancérigène par l’Agence Internationale de Recherche sur le Cancer.
• Lors de la fusion par laser des poudres métalliques ultrafines, elles ont être en suspension dans l’atmosphère ambiante et elles présentent un risque respiratoire.

De plus, de nombreux autres paramètres vont influencer les dégagements de produits et donc le risque chimique.

• Selon les matériaux utilisés (PLA, ABS, couleurs) qui font varier les émissions de PM 2.5
• Les températures de production (fusion) de limprimante 3D.
• La vitesse de l’impression de l'imprimante.
• Le diamètre de la buse.
• Le sens de l’impression.

Idéalement les particules émises et les COV sont à faible concentration selon les mesures elles restent en dessous des valeurs limites d’exposition recommandées.

2) Les effets sur la santé

Les solvants et le styrène utilisés dans l'impression 3D affectent des organes cibles divers : irritations de la peau, des yeux et de la gorge, lésions des organes et presque tous les solvants organiques provoquent des troubles digestifs du système nerveux, des maux de tête, des vertiges.

Par inhalation, les particules fines vont pénétrer dans les poumons, pénétrer en profondeur dans les alvéoles pulmonaires, passer dans le système sanguin et se retrouver dans les organes les plus exposés comme les reins, le foie, le cerveau.

3) Comment réduire les risques pour la santé

Lors de l'utilisation d'une imprimante 3D le risque ne sera jamais 0 mais il est possible de le réduire. Les composants émis sont des produits dangereux, il s’agit donc de réduire l’expositions à ces particules fines et composés organiques volatils.

Plusieurs solutions, idéalement à combiner :

• Utiliser des imprimantes 3D en coffrage avec portes, équipées d’un système d’extraction de l’air avec des filtres HEPA + Charbon actif pour purifier l’air.
• Ouvrir les fenêtres lors de l’utilisation des imprimantes 3D
• Imprimer dans de grands espaces
• Utiliser un purificateur d’air intérieur équipe de filtres HEPA 13 ou 14 associés à des filtres à charbon actif.

4) Conclusions

Le risque est la conjonction du Danger multiplié par l’Exposition (DxE)

Les particules fines sont dangereuses et peuvent pour les plus fines d’entre elles rester en suspension pendant de nombreuses heures et même 2/3 jours. Réduire l’exposition est donc clef.

De nombreuses imprimantes 3D sont équipée de filtres HEPA + Charbon actifs et certaines sont dans des coffrages.

2 options

• Pas de coffrage, la concentration aux PM sera faible elle s’établira sur mais sur une durée longue.
• Coffrage : bouffée lors de l’ouverture : exposition courte mais avec une concentration élevée

Les filtres HEPA sont très efficaces pour arrêter les particules ultra fines mais lorsque vous ouvrez le coffrage des imprimantes 3D vous risques l’exposition par bouffée, avec des concentrations très élevée la petite différence de pression va vous exposer pendant un temps court.

Attention au remplacement des filtres HEPA et Charbon actif, incontournable pour maintenir l’efficacité du système de filtration.

Source : officiel prévention