Mikä on turvallisin 3D-tulostusmateriaali?

Mikä on turvallisin 3D-tulostusmateriaali?

3D-tulostuksen suosion kasvaessa yhä useampi harrastaja ja ammattilainen pohtii, mikä filamentti on turvallisin käyttää kotona. Vaikka useimmat markkinoilla olevat materiaalit ovat oikein käytettynä turvallisia, niiden välillä on merkittäviä eroja päästöjen, hajujen ja ilmanlaatuun kohdistuvien vaikutusten suhteen. Turvallisuuden kannalta tärkeimpiä tekijöitä ovat tulostuksen aikana vapautuvat hiukkaset, VOC-yhdisteet eli haihtuvat orgaaniset yhdisteet sekä materiaalin vaatima tulostuslämpötila. Yleisesti voidaan sanoa, että mitä korkeammassa lämpötilassa materiaalia tulostetaan, sitä enemmän ilmaan vapautuu hiukkasia ja erilaisia kemiallisia yhdisteitä.

Työterveyslaitoksen mukaan pursotustekniikkaan perustuvissa 3D-tulostimissa voi vapautua huomattavia määriä nanohiukkasia riippuen käytetystä materiaalista ja tulostuslämpötilasta. Lisäksi tulostuksen yhteydessä voi muodostua kaasumaisia yhdisteitä, kuten formaldehydiä ja styreeniä. Tästä syystä materiaalivalinnalla on merkitystä erityisesti silloin, kun tulostin sijaitsee kodin asuintiloissa.

PLA on turvallisin filamentti useimmille käyttäjille

PLA on tällä hetkellä suosituin filamentti sekä aloittelijoiden että kokeneiden harrastajien keskuudessa, eikä syyttä. Materiaali valmistetaan tavallisesti uusiutuvista raaka-aineista, kuten maissitärkkelyksestä tai sokeriruo'osta, ja sen tulostuslämpötila on verrattain alhainen, yleensä noin 190–220 astetta. Matalamman lämpötilan ansiosta myös päästöjä syntyy vähemmän kuin monilla muilla materiaaleilla.

PLA:n suurimpia etuja ovat vähäiset hajut, helppo tulostettavuus sekä suhteellisen matalat VOC-päästöt. Vaikka PLA:kin vapauttaa ilmaan pienhiukkasia, sitä pidetään yleisesti turvallisimpana vaihtoehtona sisätiloissa tapahtuvaan 3D-tulostukseen. Tämä ei kuitenkaan tarkoita, että ilmanvaihdosta voisi luopua kokonaan. Pitkät tulostusajat tai useiden tulostimien yhtäaikainen käyttö voivat kasvattaa hiukkaspitoisuuksia myös PLA:ta käytettäessä.

Kotikäyttöön, erityisesti silloin kun tulostin sijaitsee työhuoneessa tai muussa asuintilassa, PLA on useimmiten paras valinta turvallisuuden näkökulmasta.

PETG tarjoaa hyvän tasapainon turvallisuuden ja kestävyyden välillä

PETG on noussut viime vuosina yhdeksi suosituimmista materiaaleista PLA:n rinnalle. Monet käyttäjät siirtyvät PETG:n käyttöön silloin, kun PLA:n mekaaninen kestävyys ei enää riitä. PETG on iskunkestävämpi, lämpöä paremmin sietävä ja kosteudelle vastustuskykyisempi kuin PLA.

Turvallisuuden näkökulmasta PETG sijoittuu hyvin lähelle PLA:ta. Se tulostetaan hieman korkeammassa lämpötilassa, tavallisesti noin 230–260 asteessa, mutta päästöt ovat edelleen suhteellisen vähäisiä verrattuna esimerkiksi ABS:ään. PETG tuottaa yleensä vain lievän hajun, eikä sitä pidetä erityisen ongelmallisena materiaalina kotikäytössä.

Monille käyttäjille PETG onkin paras kompromissi turvallisuuden, kestävyyden ja helpon tulostettavuuden välillä. Jos tarvitset käyttöosia, jotka joutuvat mekaaniseen rasitukseen, PETG voi olla turvallisempi vaihtoehto kuin siirtyminen ABS:n käyttöön.

TPU on turvallinen vaihtoehto joustavia osia varten

TPU on joustava filamentti, jota käytetään esimerkiksi puhelinkuorissa, tärinänvaimentimissa, tiivisteissä ja erilaisissa suojaosissa. Sen tulostaminen vaatii hieman enemmän kokemusta kuin PLA:n tai PETG:n käyttö, mutta turvallisuuden näkökulmasta TPU kuuluu yleensä turvallisempiin materiaaleihin.

TPU:n tulostuslämpötila on usein samaa luokkaa kuin PETG:llä, mutta materiaalista ei yleensä synny voimakkaita hajuja. Päästöt vaihtelevat valmistajittain, mutta kotikäytössä TPU:ta pidetään yleisesti turvallisena vaihtoehtona. Kuten muidenkin materiaalien kohdalla, hyvä ilmanvaihto on silti suositeltavaa.

ASA on ulkokäyttöön tarkoitettu tekninen materiaali

ASA kehitettiin korvaamaan ABS monissa käyttökohteissa. Sen suurin etu on erinomainen UV-kestävyys, minkä vuoksi sitä käytetään paljon ulkokäyttöön tarkoitettujen osien valmistuksessa. Jos tulostat esimerkiksi sääasemien osia, kylttejä tai muita ulkona käytettäviä kappaleita, ASA on usein paras materiaalivalinta.

Turvallisuuden näkökulmasta ASA ei kuitenkaan ole yhtä ongelmaton kuin PLA tai PETG. Materiaali vaatii korkean tulostuslämpötilan ja tuottaa enemmän VOC-yhdisteitä kuin matalamman lämpötilan filamentit. Vaikka hajut ovat usein hieman miedompia kuin ABS:llä, materiaalin käyttöä suositellaan koteloidun tulostimen ja tehokkaan ilmanvaihdon kanssa.

ASA on turvallinen materiaali oikein käytettynä, mutta sitä ei yleensä suositella ensimmäiseksi vaihtoehdoksi käyttäjille, jotka tulostavat samoissa tiloissa, joissa oleskelevat päivittäin.

ABS tuottaa eniten huolta turvallisuuden näkökulmasta

ABS oli pitkään yksi yleisimmistä 3D-tulostusmateriaaleista, mutta sen suosio on vähentynyt turvallisempien vaihtoehtojen yleistyessä. ABS:n etuja ovat hyvä iskunkestävyys, lämmönkesto ja jälkikäsiteltävyys, mutta nämä ominaisuudet tulevat turvallisuuden kannalta tietyin kompromissein.

ABS tulostetaan yleensä noin 240–270 asteen lämpötilassa, jolloin ilmaan vapautuu enemmän hiukkasia ja VOC-yhdisteitä kuin useimpien muiden filamenttien kohdalla. Työterveyslaitoksen mukaan styreeni kuuluu niihin yhdisteisiin, joita voi vapautua pursotustulostuksen aikana. Styreeni tunnetaan erityisesti ABS-tulostuksesta syntyvistä hajuista.

ABS ei ole automaattisesti vaarallinen materiaali, mutta sen käyttö vaatii enemmän huomiota ilmanvaihtoon, kotelointiin ja suodatukseen. Jos käytössä on erillinen tulostushuone, koteloitu tulostin ja hyvä ilmanvaihto, ABS:ää voidaan käyttää turvallisesti. Makuuhuoneeseen tai pieneen työhuoneeseen sitä ei kuitenkaan yleensä suositella.

Nylon on vaativa mutta tehokas tekninen materiaali

Nylon on yksi suorituskykyisimmistä kuluttajakäyttöön saatavista filamenttimateriaaleista. Se tarjoaa erittäin hyvän kulutuskestävyyden, lujuuden ja sitkeyden, minkä vuoksi sitä käytetään usein mekaanisissa osissa.

Turvallisuuden kannalta nylon ei ole yhtä ongelmallinen kuin ABS, mutta se vaatii korkean tulostuslämpötilan ja voi tuottaa havaittavia hajuja. Lisäksi nylon imee helposti kosteutta ilmasta, mikä voi vaikuttaa tulostuslaatuun ja lisätä päästöjä. Useimmissa tapauksissa nylonia käytetäänkin erillisessä tulostustilassa tai koteloidulla tulostimella.

Hiilikuituvahvistetut filamentit vaativat huomiota jälkikäsittelyssä

Hiilikuitufilamentit ovat viime vuosina kasvattaneet suosiotaan erityisesti teknisissä sovelluksissa. Näitä materiaaleja valmistetaan useista eri perusfilamenteista, kuten PLA:sta, PETG:stä ja nylonista.

Tulostuksen aikana turvallisuus määräytyy pääosin käytetyn perusmateriaalin mukaan. Suurin riski liittyy kuitenkin jälkikäsittelyyn. Kun hiilikuituvahvisteisia osia hiotaan, porataan tai sahataan, ilmaan voi vapautua hienojakoista pölyä. Tämän vuoksi hengityssuojaimen käyttö on suositeltavaa aina, kun hiilikuituvahvisteisia tulosteita työstetään mekaanisesti.

Entä hartsitulostus?

Vaikka hartsitulostuksessa ei käytetä filamentteja, monet pohtivat sen turvallisuutta verrattuna FDM-tulostukseen. Hartsitulostus perustuu nestemäisiin valoherkkiin hartseihin, jotka kovetetaan UV-valolla.

Työterveyslaitoksen mukaan valokovetuksessa käytettävät epoksi- ja akrylaattipohjaiset materiaalit voivat aiheuttaa ihoärsytystä ja allergista kosketusihottumaa. Kovettumattomiin hartseihin ei tulisi koskea ilman asianmukaisia suojaimia.

Tästä syystä hartsitulostus vaatii aina enemmän turvallisuustoimenpiteitä kuin tavallinen filamenttitulostus. Suojakäsineet, hyvä ilmanvaihto ja huolellinen kemikaalien käsittely ovat välttämättömiä.

Yhteenveto: mikä materiaali on turvallisin?

Jos materiaalit asetetaan järjestykseen puhtaasti turvallisuuden näkökulmasta, kärkeen nousevat PLA ja PETG. Ne tuottavat yleensä vähiten hajuja ja päästöjä sekä soveltuvat hyvin kotikäyttöön. TPU sijoittuu lähelle näitä materiaaleja, kun taas ASA, nylon ja erityisesti ABS vaativat enemmän huomiota ilmanvaihtoon ja suodatukseen.

Useimmille harrastajille turvallisin valinta on edelleen PLA. Jos tarvitaan enemmän kestävyyttä, PETG tarjoaa erittäin hyvän vaihtoehdon ilman merkittäviä lisäriskejä. Materiaalista riippumatta turvallinen 3D-tulostus perustuu kuitenkin aina hyvään ilmanvaihtoon, mahdolliseen suodatukseen ja vastuullisiin käyttötapoihin.

Lähteet

Back to blog