Obudowa pod ASA trzyma temperaturę, a zapach stoi w warsztacie do wieczora: co w obieg, a co na zewnątrz
ASA wymaga zamkniętej komory, a zamknięta komora zatrzymuje opary. Co puścić w obieg z węglem i HEPA, co wyrzucić kanałem i kiedy otworzyć drzwi.
Zapach ASA stoi w warsztacie do wieczora, chociaż wydruk wyszedł bez jednej wady, a drzwi obudowy były zamknięte przez całe dziesięć godzin. Obudowa zrobiła dokładnie to, po co stanęła na stanowisku, i dokładnie to, czego przy zakupie nikt nie policzył: zatrzymała ciepło razem z tym, co wyparowało z dyszy, a potem oddała to do pomieszczenia w chwili, w której sięgnąłeś po gotową część.
Z pierwszej próby wygląda to na wybór między wydrukiem a powietrzem. Nie jest. ASA wymaga spokojnego, ciepłego powietrza wokół modelu, a usuwanie oparów to ruch powietrza i utrata ciepła. Te dwa wymogi da się rozdzielić w czasie i w torze przepływu – i dopiero wtedy przestają sobie przeszkadzać.
Zamknięta komora jest warunkiem druku z ASA, nie dodatkiem do drukarki
Producenci materiału stawiają sprawę jednoznacznie. W dokumentacji ASA Prusa podaje dyszę 260 °C, stół 105 °C na pierwszą warstwę i 110 °C na pozostałe, wskazuje główną wadę materiału jako znaczący warping i zaleca trzymanie drukarki w obudowie, żeby utrzymać wyższą temperaturę otoczenia. W tym samym miejscu pada zdanie, które przesądza o całej wentylacji: nie twórz przeciągu wokół wydruku.
Czyli każdy wyciąg, który w trakcie druku przewietrza komorę świeżym powietrzem z warsztatu, pracuje wprost przeciwko wymogowi materiału. Odkleiłeś narożnik nie dlatego, że stół był za zimny, ale dlatego, że nad stanowiskiem wisiał włączony wyciąg. To najczęstszy sposób, w jaki poprawnie dobrany filament przegrywa z poprawnie pomyślaną wentylacją.
Druga strona tego samego bilansu dotyczy maszyny, nie wydruku. Prusa ostrzega, że drukowanie dużych ilości ASA w niewentylowanej obudowie potrafi z czasem odkształcić osłonę wentylatora i plastikowe części ekstrudera. Komora, która nie ma żadnego toru powietrza, grzeje nie tylko model.
Co wychodzi z komory i w jakich ilościach
Najszerszy publiczny zestaw pomiarów dla drukarek biurkowych pochodzi z badania opublikowanego w Environmental Science & Technology: Azimi i współpracownicy zmierzyli w komorze testowej pięć drukarek i do dziewięciu filamentów. Mediany tempa emisji cząstek ultradrobnych wyszły w przedziale od około 108 do około 1011 cząstek na minutę, a decydował o tym przede wszystkim rodzaj materiału, w mniejszym stopniu temperatura stołu.
Dla styrenu, czyli tego, co czuć w warsztacie, przedział wyszedł od około 10 do około 110 µg/min przy filamentach ABS i HIPS. Dla laktydu z PLA – od około 4 do około 5 µg/min. Różnica nie jest kwestią wrażenia węchowego, tylko dwóch rzędów wielkości w przypadku cząstek i dziesięciokrotności w przypadku emisji pojedynczego związku.
Jedno trzeba powiedzieć wprost: w tym zestawie nie było ASA. Akrylonitryl-styren-akrylan jest kopolimerem z tej samej rodziny co ABS i wydziela styren z tego samego powodu, ale liczby powyżej są zmierzone dla ABS i HIPS. Traktuj je jako rząd wielkości, nie jako kartę materiałową ASA.
| Co mierzone | Wynik | Warunki i uwagi |
|---|---|---|
| Cząstki ultradrobne, poniżej 100 nm | mediana od ~108 do ~1011 cząstek/min | komora testowa, 5 drukarek, do 9 filamentów; rozrzut głównie od materiału |
| Styren z ABS i HIPS | ~10-110 µg/min | ASA nieobjęta tym pomiarem |
| Laktyd z PLA | ~4-5 µg/min | materiał odniesienia |
| Kaprolaktam z nylonu i imitacji drewna | ~2-180 µg/min | inny materiał, ten sam mechanizm |
| TVOC w hali drukującej z ABS | wzrost do 12 000 µg/m³ | detektor fotojonizacyjny, brak uznanego limitu do porównania |
| Stężenie liczbowe cząstek wewnątrz obudowy | szczyt 261 000/cm³, po ~50 min 4 050/cm³ | po zamknięciu drzwi i włączeniu wentylatora wyciągowego |
Wiersze o emisji pochodzą z pomiarów Azimiego i współpracowników w komorze testowej, wiersze o stężeniach w pomieszczeniu – z oceny NIOSH nr 2017-0059-3291 przeprowadzonej w zakładzie drukującym z ABS.
Skalę warto ustawić uczciwie w drugą stronę. CIOP podaje dla styrenu NDS 50 mg/m³ i NDSCh 100 mg/m³ – to poziomy z przemysłu przetwórstwa tworzyw, nie z warsztatu z dwiema drukarkami. W zakładzie produkcyjnym, który drukował z ABS, NIOSH stwierdził narażenia osobiste wyraźnie poniżej obowiązujących limitów dla poszczególnych substancji. Powód, żeby się tym zajmować, jest więc inny niż przekroczenie normy: liczba cząstek ultradrobnych, dla TVOC brak limitu, do którego można się odnieść, oraz to, że zapach i ból głowy nie wymagają przekroczenia NDS.
Że to nie jest problem niszowy, widać po tym, że powstał na niego osobny standard pomiarowy. ANSI/CAN/UL 2904 wyszedł z dwuletniego badania UL Chemical Safety i Georgia Institute of Technology, w którym przy druku z filamentu wykryto ponad 200 związków lotnych. Standard opisuje metodę pomiaru dla pomieszczeń nieprzemysłowych – warsztat, biuro, pracownia – i to jest jedyna podstawa, na której dane z karty jednej drukarki da się porównać z drugą.
Pokrywa od producenta pomaga i przestaje pomagać po godzinie
To jest najbardziej praktyczny wniosek z całego raportu NIOSH i najłatwiej go przegapić. Po założeniu fabrycznych pokryw i drzwiczek stężenie liczbowe cząstek w pomieszczeniu spadło – a po sześćdziesięciu minutach zaczęło rosnąć z powrotem, w dwóch niezależnych punktach pomiarowych. Pokrywa bez toru powietrza nie jest zabezpieczeniem, tylko buforem: przesuwa moment, w którym cząstki znajdą się w pomieszczeniu, i nic z nimi nie robi.
Drugi pomiar z tego samego raportu domyka obraz. Poziomy spadały, gdy drzwi obudowy były uszczelnione i wentylator pracował, i rosły z powrotem w chwili otwarcia drzwi. Wszystko, co komora zebrała przez dziesięć godzin druku, czeka na moment, w którym sięgasz po gotową część.
Węgiel łapie zapach, HEPA łapie cząstki i nie zamieniają się rolami
Te dwa media odpowiadają za dwie różne rzeczy i brak jednego z nich widać po innym objawie. Filtr HEPA zatrzymuje cząstki i nie rusza lotnych związków organicznych – po nim zapach zostaje taki sam. Węgiel aktywny sorbuje część związków lotnych i nie jest barierą dla cząstek – po nim przestaje śmierdzieć, a liczba cząstek się nie zmienia. Jeśli ktoś sprzedaje jedną wkładkę na oba problemy, w środku są dwa media albo jedno z nich jest pozorne.
Obudowa, którą NIOSH zbudował na potrzeby tej oceny, miała wentylator o wydajności do 700 CFM, filtr wysokoskuteczny na cząstki i ośmiofuntowe złoże węglowe na związki organiczne. Zmierzona redukcja stężenia liczbowego cząstek poza obudową wyniosła 99,7 proc. przy średniej wielkości cząstki 40 nm.
Ta wielkość ma bezpośrednie przełożenie na zakupy. Cząstka o średnicy 40 nm waży tyle, że każdy czujnik i filtr opisany wyłącznie masowo, przez PM2.5, praktycznie nic o niej nie mówi – masa pozostaje niska także wtedy, gdy liczba cząstek rośnie o dwa rzędy wielkości. Do oceny stanowiska z ASA potrzebny jest parametr liczbowy, nie masowy, i to jest pierwsze pytanie do sprzedawcy oczyszczacza.
Obieg zamknięty w czasie druku, wyrzut przed otwarciem drzwi
Z dwóch wymogów – nieruchome ciepłe powietrze wokół modelu i usunięcie tego, co się w nim zebrało – wynika kolejność, nie kompromis. W trakcie druku powietrze ma krążyć wewnątrz komory: wentylator przepycha je przez węgiel i filtr cząstek i wraca do komory. Ciepło zostaje, przeciągu nad modelem nie ma, cząstki i część związków lotnych zbierają się na mediach zamiast w warsztacie. Wyciąg na zewnątrz włączasz wtedy, gdy druk jest skończony, i dopiero po przewietrzeniu komory otwierasz drzwi.
| Rozwiązanie | Temperatura komory | Cząstki w pomieszczeniu | Zapach i VOC | Kiedy to wystarcza |
|---|---|---|---|---|
| Obudowa bez żadnego toru powietrza | trzyma najlepiej | opóźnia wzrost o około godzinę, nie usuwa | rośnie, zostaje po druku | pojedyncze krótkie wydruki w wietrzonym pomieszczeniu |
| Obieg zamknięty: wentylator, węgiel i filtr cząstek wewnątrz komory | trzyma | zbiera na mediach zamiast w pomieszczeniu | spada, dopóki węgiel nie wysycony | seryjna ASA na stanowisku bez kanału na zewnątrz |
| Wyciąg z komory przez węgiel i filtr cząstek do pomieszczenia | traci, potrzebny zapas na stole i w komorze | duży spadek | duży spadek, zależny od stanu węgla | gdy nie ma drogi na zewnątrz, a wydruki są długie |
| Wyciąg kanałem na zewnątrz budynku | traci najwięcej, komora wymaga dogrzewania | najmniejszy ślad w warsztacie | usuwa z budynku | stanowisko produkcyjne, ASA jako stała pozycja w zleceniach |
Czasu przewietrzania przed otwarciem drzwi nie da się podać jedną liczbą i nie ma sensu jej zgadywać – zależy od objętości komory i wydajności wentylatora. Sprawdza się to u siebie: licznik cząstek przy szczelinie drzwi, wyciąg włączony, pomiar co dwie minuty do momentu, w którym wskazanie przestaje spadać. Ten czas wpisujesz do procedury raz i stosujesz do każdego wydruku z ASA.
Rachunek za to doposażenie nie jest kosztem ogólnym, tylko pozycją w wycenie konkretnego zlecenia. Wentylator, dwa media i kanał to wydatek, który przy jednym zleceniu na ASA nigdy się nie zwróci, a przy stałym kliencie zwraca się w kilku wydrukach – i to jest ta sama decyzja co każde inne doposażenie warsztatu pod jednego odbiorcę. Jeśli potrzebujesz odniesienia, ile to znaczy w praktyce u innych, przydaje się społeczność jednoosobowych firm, w której właściciele podają swoje liczby wprost, zamiast porównywania się z cenami z ogłoszeń.
Czego z tych liczb nie przeniesiesz na swoje stanowisko
Docelowa temperatura komory zależy od maszyny, nie od materiału. Górną granicę wyznaczają plastikowe elementy drukarki, o których ostrzega Prusa – jeśli producent Twojej drukarki nie podaje dopuszczalnej temperatury komory, nie ma czego podnosić w ciemno.
Wysycenie węgla nie ma wskaźnika. Objawem jest powrót zapachu przy niezmienionym ustawieniu, więc tylko data wymiany zapisana na wkładce daje jakąkolwiek kontrolę nad tym elementem. Publikowanie interwału w godzinach byłoby zgadywaniem: zależy od masy złoża, przepływu i tego, ile faktycznie drukujesz.
Wyniki NIOSH pochodzą z zakładu produkcyjnego drukującego z ABS, a wyniki z komory testowej – z drukarek i filamentów, wśród których nie było ASA. Kierunki i rzędy wielkości są przenośne, konkretne stężenia w Twoim warsztacie nie.
Lista kontrolna przed pierwszym płatnym zleceniem na ASA
- Dopuszczalna temperatura komory z dokumentacji drukarki – zapisana, nie odgadnięta.
- Osobne media na cząstki i na związki lotne, nie jedna wkładka na oba.
- Parametr filtra i czujnika podany liczbowo dla cząstek, nie tylko masowo przez PM2.5.
- Uszczelnienie drzwi sprawdzone przy pracującym wentylatorze, nie na zimnej maszynie.
- Zmierzony u siebie czas przewietrzania komory przed otwarciem drzwi.
- Kolejność w procedurze: obieg zamknięty w czasie druku, wyrzut po druku, otwarcie na końcu.
- Data wymiany węgla zapisana na wkładce przy każdej zmianie.
- Koszt mediów i energii wyciągu wliczony w stawkę za godzinę maszyny przy zleceniach z ASA.
- Stanowisko z ASA poza pomieszczeniem, w którym ktoś pracuje osiem godzin.
Decyzja do podjęcia przed przyjęciem zlecenia jest jedna i nie dotyczy filamentu. Jeśli ASA ma być wypadkiem przy pracy raz na kwartał, wystarczy obieg zamknięty, przewietrzenie przed otwarciem drzwi i stanowisko z dala od biurka. Jeśli ma wracać co miesiąc, policz kanał na zewnątrz teraz – bo drugą pozycją, która się zużywa w niewentylowanej komorze, po Twoim powietrzu, są plastikowe części drukarki.