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Emissions of fine and ultrafine particles and volatile organic compounds from different filament materials operated on a low-cost 3D printer

Emissionen feiner und ultrafeiner Partikel sowie flüchtiger organischer Verbindungen beim Einsatz verschiedener Filamentmaterialien in einem „low-cost“-3D-Drucker

  • 3D-printing or additive manufacturing has many promising and unique advantages. Especially low cost molten polymer Deposition Printers are increasingly populär in the private and educational sector. Their environmental friendliness can be questioned due to recently reported ultrafine particle and suspected VOC emissions, To further investigate 3D-printing as a potential indoor air pollution source we characterized fine and ultrafine particle emissions from a molten polymer deposition printer producing a 3D object with ten marketable polymer filament materials under controlled conditions in a test chamber. VOC emissions from the filaments have also been compared. Using a straightforward emission model time dependent and averaged particle emission rates were determined. The results indicate that under comparable conditions some filament materials produce mainly ultrafine particles up to an average rate of 1013 per minute. This value is in the upper ränge of typical indoor ultrafine3D-printing or additive manufacturing has many promising and unique advantages. Especially low cost molten polymer Deposition Printers are increasingly populär in the private and educational sector. Their environmental friendliness can be questioned due to recently reported ultrafine particle and suspected VOC emissions, To further investigate 3D-printing as a potential indoor air pollution source we characterized fine and ultrafine particle emissions from a molten polymer deposition printer producing a 3D object with ten marketable polymer filament materials under controlled conditions in a test chamber. VOC emissions from the filaments have also been compared. Using a straightforward emission model time dependent and averaged particle emission rates were determined. The results indicate that under comparable conditions some filament materials produce mainly ultrafine particles up to an average rate of 1013 per minute. This value is in the upper ränge of typical indoor ultrafine particle sources (e.g. Smoking, frying, candle light, laser printer). The observed material-specific rates differ by five Orders of magnitude. Filament-specific gaseous emissions of organic compounds such as bisphenol A, styrene and others were also detected. Our results suggest a detailed evaluation of related risks and considering protective measures such as housing and filtering.zeige mehrzeige weniger
  • 3D-Druck oder additive Herstellungsverfahren haben eine Menge vielversprechender und einzigartiger Vorteile. Insbesondere günstige 3D-Drucker für Polymere werden im privaten und ausbildenden Bereich zunehmend beliebter. Ihre Umweltfreundlichkeit kann aufgrund jüngst berichteter Emissionen ultrafeiner Partikel und vermuteter VOC-Emissionen infrage gestellt werden. Um 3D-Drucker für Polymere als mögliche Quelle von Innenraumluftverunreinigungen weiter zu untersuchen, charakterisierten wir die Emissionen feiner und ultrafeiner Partikel bei der Herstellung eines 3D-Objekts unter Verwendung zehn marktgängiger Polymerfilamente unter kontrollierten Bedingungen in einer Emissionsprüfkammer. Die VOC-Emissionen der verschiedenen Filamente wurden ebenfalls verglichen. Die zeitabhängigen und gemittelten Partikelemissionsraten wurden durch Anwendung eines einfachen Emissionsmodells bestimmt. Die Ergebnisse zeigen, dass unter vergleichbaren Bedingungen einige Filamente mit einer mittleren Rate von3D-Druck oder additive Herstellungsverfahren haben eine Menge vielversprechender und einzigartiger Vorteile. Insbesondere günstige 3D-Drucker für Polymere werden im privaten und ausbildenden Bereich zunehmend beliebter. Ihre Umweltfreundlichkeit kann aufgrund jüngst berichteter Emissionen ultrafeiner Partikel und vermuteter VOC-Emissionen infrage gestellt werden. Um 3D-Drucker für Polymere als mögliche Quelle von Innenraumluftverunreinigungen weiter zu untersuchen, charakterisierten wir die Emissionen feiner und ultrafeiner Partikel bei der Herstellung eines 3D-Objekts unter Verwendung zehn marktgängiger Polymerfilamente unter kontrollierten Bedingungen in einer Emissionsprüfkammer. Die VOC-Emissionen der verschiedenen Filamente wurden ebenfalls verglichen. Die zeitabhängigen und gemittelten Partikelemissionsraten wurden durch Anwendung eines einfachen Emissionsmodells bestimmt. Die Ergebnisse zeigen, dass unter vergleichbaren Bedingungen einige Filamente mit einer mittleren Rate von 10zeige mehrzeige weniger

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Metadaten
Autoren/innen:Stefan Seeger, Doris Brödner, T. Jacobi, Fabian Rasch, Monika Rothhardt, Olaf Wilke
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Deutsch):Gefahrstoffe - Reinhaltung der Luft
Jahr der Erstveröffentlichung:2018
Organisationseinheit der BAM:4 Material und Umwelt
4 Material und Umwelt / 4.2 Materialien und Luftschadstoffe
Verlag:Springer-VDI-Verl.
Verlagsort:Düsseldorf
Jahrgang/Band:78
Ausgabe/Heft:3
Erste Seite:79
Letzte Seite:87
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:3D printer; Emission; Ultrafine particles; VOC
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Materialien und Stoffe
URL:http://gateway.webofknowledge.com/gateway/Gateway.cgi?GWVersion=2&SrcAuth=Alerting&SrcApp=Alerting&DestApp=WOS&DestLinkType=FullRecord;UT=WOS:000439401200005
ISSN:0949-8036
ISSN:0039-0771
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:22.05.2018
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:06.08.2018