Обеспечение безопасности и охраны труда на аддитивном производстве

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Аддитивные технологии, такие как 3D-печать, стремительно изменяют промышленность, предоставляя новые возможности для создания сложных конструкций в различных отраслях, включая аэрокосмическую, медицинскую, автомобильную и другие [1–3]. Однако их широкое распространение сопровождается возникновением новых рисков для здоровья работников и окружающей среды, которые требуют дальнейшего изучения. Традиционные методы охраны труда часто не учитывают особенности работы с наноматериалами, металлическими порошками, лазерными установками и токсичными полимерами. Это может привести к увеличению вероятности профессиональных заболеваний, химических отравлений и производственных аварий.

Цель — анализ специфических угроз аддитивного производства и методы обеспечения безопасности труда на аддитивном производстве.

Методы. Комплексный анализ угроз аддитивного производства на примере установок, существующих в Самарском университете. Измерение химического состава в лаборатории и присвоение класса условий труда по параметру АПДФ (аэровзвесь пыли фиброгенного действия).

Результаты. На данный момент в Самарском университете представлены три технологии 3D-печати: FDM, SLM и SLA. Каждая из них применяется для решения различных технологических задач. Каждая их них обладает своими опасностями.

Использование SLA-принтеров сопряжено с рядом потенциальных рисков, включая выделение химических паров, воздействие ультрафиолетового излучения и возможность контакта жидких полимеров с кожей. SLM-принтеры представляют опасность из-за выбросов металлической пыли, интенсивного лазерного излучения, высоких температур в рабочей камере и, как следствие, потенциальной пожароопасности. FDM-принтеры могут выделять летучие органические соединения и мелкодисперсные частицы.

Каждый из рассматриваемых 3D-принтеров классифицируется по степени опасности. FDM-принтеры, использующие PLA-пластик, относятся к классу безопасности 4, что указывает на их низкую токсичность. В то же время ABS-пластик, применяемый в FDM-принтерах, содержит стирол и акрилонитрил и относится к классу 2, что свидетельствует о его высокой токсичности. Фотополимерные принтеры работают со смолами, которые обычно классифицируются как вещества 3-го класса опасности, что означает их умеренную токсичность. SLM-принтеры используют лазеры 4-го класса опасности, а также металлические мелкодисперсные порошки 2-го класса, что указывает на их высокую токсичность.

Для обеспечения безопасности производственных помещений необходимо соблюдать ряд мер предосторожности. В частности, сотрудники должны использовать средства индивидуальной защиты, включая перчатки, респираторы, защитные очки и специализированные костюмы. В лабораториях должны быть предусмотрены средства пожаротушения, аптечки и оборудование для обеспечения безопасности, в том числе защитные камеры SLM, которые необходимо регулярно обслуживать для предотвращения утечек газов и пыли. Также необходимо обеспечить лабораторию современной системой вентиляции производственных помещений [4].

В рамках исследования были проведены замеры микроклимата и химического состава воздуха в лаборатории. Температура воздуха составила 25 °С, температура рабочих поверхностей — 25 °С, относительная влажность воздуха — 52 % (по прибору — гигрометр), скорость движения воздуха — 0, т. к. отсутствует подвод воздуха в вентиляционной системе, осуществляется только отвод. Интенсивность теплового излучения сводится к минимуму, т. к. установка SLM оснащена защитой. На рис. 1 представлен химический состав воздуха.

 

Рис. 1. Химический состав воздуха в лаборатории

 

Выводы. По итогам химического анализа устанавливается класс условий труда по показателю АПДФ — 2. 2-й класс условий труда относится к допустимым условиям, при которых воздействие вредных факторов на работника не превышает установленных нормативов. Окончательный вариант по выбору допустимых условий мы применим после дополнительных анализов, проведенных с помощью газоанализаторов лаборатории экологии и БЖД Самарского университета.

Полный текст

Обоснование. Аддитивные технологии, такие как 3D-печать, стремительно изменяют промышленность, предоставляя новые возможности для создания сложных конструкций в различных отраслях, включая аэрокосмическую, медицинскую, автомобильную и другие [1–3]. Однако их широкое распространение сопровождается возникновением новых рисков для здоровья работников и окружающей среды, которые требуют дальнейшего изучения. Традиционные методы охраны труда часто не учитывают особенности работы с наноматериалами, металлическими порошками, лазерными установками и токсичными полимерами. Это может привести к увеличению вероятности профессиональных заболеваний, химических отравлений и производственных аварий.

Цель — анализ специфических угроз аддитивного производства и методы обеспечения безопасности труда на аддитивном производстве.

Методы. Комплексный анализ угроз аддитивного производства на примере установок, существующих в Самарском университете. Измерение химического состава в лаборатории и присвоение класса условий труда по параметру АПДФ (аэровзвесь пыли фиброгенного действия).

Результаты. На данный момент в Самарском университете представлены три технологии 3D-печати: FDM, SLM и SLA. Каждая из них применяется для решения различных технологических задач. Каждая их них обладает своими опасностями.

Использование SLA-принтеров сопряжено с рядом потенциальных рисков, включая выделение химических паров, воздействие ультрафиолетового излучения и возможность контакта жидких полимеров с кожей. SLM-принтеры представляют опасность из-за выбросов металлической пыли, интенсивного лазерного излучения, высоких температур в рабочей камере и, как следствие, потенциальной пожароопасности. FDM-принтеры могут выделять летучие органические соединения и мелкодисперсные частицы.

Каждый из рассматриваемых 3D-принтеров классифицируется по степени опасности. FDM-принтеры, использующие PLA-пластик, относятся к классу безопасности 4, что указывает на их низкую токсичность. В то же время ABS-пластик, применяемый в FDM-принтерах, содержит стирол и акрилонитрил и относится к классу 2, что свидетельствует о его высокой токсичности. Фотополимерные принтеры работают со смолами, которые обычно классифицируются как вещества 3-го класса опасности, что означает их умеренную токсичность. SLM-принтеры используют лазеры 4-го класса опасности, а также металлические мелкодисперсные порошки 2-го класса, что указывает на их высокую токсичность.

Для обеспечения безопасности производственных помещений необходимо соблюдать ряд мер предосторожности. В частности, сотрудники должны использовать средства индивидуальной защиты, включая перчатки, респираторы, защитные очки и специализированные костюмы. В лабораториях должны быть предусмотрены средства пожаротушения, аптечки и оборудование для обеспечения безопасности, в том числе защитные камеры SLM, которые необходимо регулярно обслуживать для предотвращения утечек газов и пыли. Также необходимо обеспечить лабораторию современной системой вентиляции производственных помещений [4].

В рамках исследования были проведены замеры микроклимата и химического состава воздуха в лаборатории. Температура воздуха составила 25 °С, температура рабочих поверхностей — 25 °С, относительная влажность воздуха — 52 % (по прибору — гигрометр), скорость движения воздуха — 0, т. к. отсутствует подвод воздуха в вентиляционной системе, осуществляется только отвод. Интенсивность теплового излучения сводится к минимуму, т. к. установка SLM оснащена защитой. На рис. 1 представлен химический состав воздуха.

 

Рис. 1. Химический состав воздуха в лаборатории

 

Выводы. По итогам химического анализа устанавливается класс условий труда по показателю АПДФ — 2. 2-й класс условий труда относится к допустимым условиям, при которых воздействие вредных факторов на работника не превышает установленных нормативов. Окончательный вариант по выбору допустимых условий мы применим после дополнительных анализов, проведенных с помощью газоанализаторов лаборатории экологии и БЖД Самарского университета.

×

Об авторах

Галина Владиславовна Зулаева

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева

Email: Gala.Zu@mail.ru

студентка, группа 3413-240305D, институт двигателей и энергетических установок

Россия, Самара

Владислав Александрович Зотов

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева

Автор, ответственный за переписку.
Email: vlad198189@gmail.com

студент, группа 3413-240305D, институт двигателей и энергетических установок

Россия, Самара

Список литературы

  1. Финогеев Д.Ю., Решетникова О.П. Аддитивные технологии в современном производстве деталей точного машиностроения // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2020. № 3(86). С. 63–71. EDN: QHXXJP
  2. Abbasi M., Váz P., Silva J., Martins P. Head-to-head evaluation of FDM and SLA in additive manufacturing: performance, cost, and environmental perspectives // Applied Sciences. 2025. Vol. 15, N 4. P. 2245. doi: 10.3390/app15042245 EDN: BSQCIJ
  3. Ramadugu S., Ledella S.R.K., Gaduturi J.N.J., et al. Environmental life cycle assessment of an automobile component fabricated by additive and conventional manufacturing // International Journal on Interactive Design and Manufacturing (IJIDeM). 2024. Vol. 18. P. 847–858. doi: 10.1007/s12008-023-01532-0 EDN: HVVVHB
  4. Боровицкий А.А., Угорова С.В., Тарасенко В.И. Современная промышленная вентиляция: учебное пособие. Владимир: Изд-во Владим. гос. ун-та, 2011. 59 с. EDN: QNPORJ

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Химический состав воздуха в лаборатории

Скачать (145KB)
Метаданные

© Зулаева Г.В., Зотов В.А., 2025

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.