金属 3D 打印中的职业安全和 HSE

1。简介：粉末的隐形危险

任何操作满是铣床的大厅的人都会担心飞溅的切屑和冷却润滑剂雾。然而，任何经营工业金属 3D 打印 (PBF) 工厂的人都面临着完全不同的风险环境：细尘、爆炸危险和窒息风险。

本白皮书涵盖金属 3D 打印中的健康、安全和环境 (HSE)。严格的安全理念不仅是法律（职业安全）的要求，而且是生存所必需的。

2。防爆（ATEX 准则）

增材制造中最大的物理危险是粉尘爆炸。细金属粉末具有巨大的反应表面。

• 活性金属：钛粉和铝粉尤其高度易燃。当这种粉末被搅动（灰尘云）并遇到点火源（静电火花、热吸尘器电机）时，它会以毁灭性的力量爆炸。
• 预防：
  • 处理粉末的房间须遵守严格的 ATEX 准则。
  • 所有物品都必须防静电接地（防静电）：地板、鞋子、抽气系统。
  • 特殊湿式分离真空吸尘器：它们不会将粉末吸入袋子中，而是立即将其浸入水或油浴中，以消除爆炸风险。

3。保护气体（氩气和氮气）有窒息危险

为了使金属粉末在被激光熔化时不会立即氧化（燃烧），打印过程在保护气体气氛中进行。

• 氩气：最常用于钛和铝。氩气比空气重。如果管道泄漏，无味无色的气体会聚集在房间底部并取代氧气。
• 氮：通常用于不锈钢。它更轻/类似于空气和混合物。
• 危险：如果员工进入房间或弯腰（使用氩气），他们可能会在没有任何警告的情况下晕倒并窒息。
• 措施：强制在地面上方和头部高度处安装氧气传感器（O2 警报装置）。一旦氧气含量低于 19.5%，这些装置必须立即发出视觉和听觉警报。

4。健康保护（个人防护装备和通风）

吸入镍 (Inconel)、钴或钛纳米粒子对健康极其危险（可能致癌）。

• 粉末处理：清空机器并筛分粉末（除粉）曾经构成最大的危险。现代机器（例如 SLM NXG XII 600 或 EOS M400）提供闭环粉末回路。粉末永远不会让机器打开，而是通过封闭的管道或密封的容器（料斗）移动。
• 个人防护装备 (PPE)：对于手动干预（更换过滤器、清洁），必须配备带 FFP3 过滤器的全面防护面罩，或者更好的是强制通气呼吸保护系统 (PAPR)，并结合防静电一次性防护服和丁腈手套。

5。消防：没有水！

金属火（例如在收集盘中燃烧钛粉）的燃烧温度超过 2,000 °C。

• 如果将水或二氧化碳灭火器喷到燃烧的钛堆上，水会分解成氢气和氧气 - 其结果是致命的氢氧爆炸。
• 解决方案：只能使用特殊金属灭火器（D级火灾，通常使用金属火粉或干砂）来扑灭火灾。

6。结论：安全第一不是口号，而是责任

在现有工厂中实施增材制造不仅仅意味着安装一台机器。它通常需要对基础设施（通风技术、传感器、防爆室）进行昂贵的改造，并对员工进行大规模的培训计划。任何将这些成本排除在业务案例计算之外的人稍后都会经历一次粗鲁（且危险）的觉醒。