Alles in 3D? Aber sicher!

Das Poly-Jet Modelling zählt zu den Additiven Fertigungsverfahren („3D-Druck“). Gemäß der Norm DIN EN ISO/ASTM 52900 gehört dieses Verfahren zur Prozesskategorie Freistrahl-Materialauftrag (Englisch: material jetting). Beim Poly-Jet Modelling kommen als Modellwerkstoffe flüssige, UV-empfindliche Photopolymere zum Einsatz. Diese werden mittels UV-Strahlern polymerisiert, die sich unmittelbar am Druckkopf befinden, wobei die Harze vom flüssigen in den festen Zustand übergehen. Poly-Jet Drucker besitzen mehrere Druckdüsen. Daher lassen sich in einem Modell mehrere Materialien gleichzeitig verdrucken – zum Beispiel feste und gummiartige oder verschiedenfarbige Materialien. Das Verfahren wird in verschiedenen Branchen verwendet, vorwiegend um Schicht für Schicht detailreiche Bauteile und Prototypen zu fertigen.

Aufstellbedingungen

Poly-Jet Drucker gibt es in verschiedenen Größen. Kleinere Drucker werden oft als Bürogeräte verkauft. Wer im Betrieb einen Poly-Jet Drucker aufstellen möchte, sollte unabhängig von dessen Größe einiges beachten.

Beim Ausgangsmaterial handelt es sich um Photopolymere, die während des Druckvorgangs im Poly-Jet-Verfahren unangenehme Gerüche verursachen und die Atemluft belasten können – abhängig von Druckdauer und Druckmenge. Gesundheitliche Beeinträchtigungen durch diese Emissionen lassen sich nach derzeitigem Wissensstand nicht ausschließen. Es gilt daher, sie so gering wie möglich zu halten.

Ein Poly-Jet Drucker sollte deshalb in einem separaten Raum stehen, in dem sich keine anderen Arbeitsplätze befinden, an denen dauerhaft gearbeitet wird. In diesem Raum ist für eine ausreichende Lüftung zu sorgen. Genauere Angaben sind der Bedienungsanleitung zu entnehmen. Diese Maßnahme schützt die Beschäftigten zusätzlich vor Belästigung durch Lärm und Abwärme, die vom Poly-Jet Drucker ausgehen können.

Ausgangsmaterial

In der Regel liefern Hersteller von Poly-Jet Druckern die Modell- und Stützmaterialien in versiegelten Kartuschen. Das unausgehärtete Druckmaterial ist ein Gefahrstoff und wirkt beispielsweise reizend auf Haut und Augen. Beim Umgang sollte man Hautkontakt vermeiden, da das Material sensibilisierend wirkt und Allergien auslösen kann. Genauere Informationen zur Einstufung und Kennzeichnung der Materialien finden sich im Abschnitt 2 „Mögliche Gefahren“ des jeweiligen Sicherheitsdatenblatts. Die Kartuschen müssen auch im leeren Zustand immer geschlossen bleiben, damit keine Restflüssigkeit beziehungsweise Dämpfe austreten können.

Druckprozess

Beim Drucken bestehen Gefährdungen zum Beispiel durch bewegte Maschinenteile, UV-Strahlung und ungehärtetes Druckmaterial. Daher müssen die vorhandenen Abdeckungen während des Druckprozesses geschlossen sein.

Abhängig von der Strahlungsquelle kann während des Druckprozesses möglicherweise das Reizgas Ozon entstehen. Das gilt es im Rahmen der Gefährdungsbeurteilung zu berücksichtigen. Da Ozon die Gesundheit beeinträchtigen kann, muss es aus dem Arbeitsraum entfernt werden, wenn es auftritt, etwa über eine Absaugung.

Ist der Hautkontakt mit ungehärtetem Druckmaterial nicht auszuschließen, sind geeignete chemisch beständige Schutzhandschuhe zu tragen. Konkrete Empfehlungen liefert das Sicherheitsdatenblatt im Abschnitt 8 „Persönliche Schutzausrüstung“ oder der jeweilige Schutzhandschuhhersteller.

Falls die Gefahr besteht, dass ungehärtetes Druckmaterial zum Beispiel beim Reinigen in die Augen spritzen kann, ist das Tragen einer Schutzbrille Pflicht.

Lässt sich der Hautkontakt durch verschmutzte Arbeitskleidung nicht ausschließen, muss die verschmutzte Kleidung sofort gewechselt sowie erforderlichenfalls gereinigt werden und im Betrieb verbleiben. Um eine Verschleppung in den privaten Bereich zu verhindern, sind Arbeits- und Straßenkleidung getrennt aufzubewahren.

Nacharbeit, Postprozess

Nach dem Druckvorgang sollten die Modelle möglichst lange bei geschlossener Abdeckung abkühlen.

Das Lösen der Bauteile von der Bauplattform erfolgt per Hand, mit einem Spatel oder ähnlich. Bei Verletzungsgefahr – zum Beispiel durch erhöhten Kraftaufwand beim Lösen – sollten Beschäftigte Schutzhandschuhe gegen mechanische Risiken tragen (erkennbar an dem Piktogramm mit dem Hammer und der Norm EN 388).

Anschließend geht es an das Entfernen eventuell vorhandener Stützkonstruktionen vom Modell. Das überschüssige Material wird abhängig von der Menge und der Lage entweder von Hand beziehungsweise mit kleinen Werkzeugen, mit einer Hochdruck-Wasserpistole oder mit einem Bad mit verdünnter Natronlauge entfernt. Nach dem Laugenbad muss das Modell gründlich mit Wasser abgespült werden. Im günstigsten Fall kann man zur Entfernung des Stützmaterials vom Bauteil gänzlich auf Gefahrstoffe verzichten und das Stützmaterial löst sich in Wasser auf. Während des gesamten Vorgangs (Lösen von der Bauplattform, Entfernen der Stützkonstruktionen) sollten geeignete Schutzhandschuhe getragen werden.

Wartung, Reinigung, Entstören

Verunreinigte Maschinenkomponenten werden je nach Gerätetyp automatisch (zum Beispiel Druckdüsen, Leitungen) oder manuell gereinigt. Die manuelle Reinigung von einzelnen Teilen (beispielsweise der Druckplatte) geschieht meist mithilfe von Ethanol oder Isopropanol. Für kurzzeitige Arbeiten, die bis zu zehn Minuten dauern, reichen dünne Einweg-Chemikalienschutzhandschuhe aus Nitrilkautschuk aus (erkennbar an dem Piktogramm mit dem Erlenmeyerkolben und der Normangabe EN 374). Für längere Arbeiten sind Chemikalienschutzhandschuhe mit höherer Schichtstärke ( ≥ 0,35 mm) nötig.

Lagerung

Materialkartuschen dürfen nur dann in Arbeitsräumen lagern, wenn dies mit dem Schutz der Beschäftigten vereinbar ist. Das heißt, sie dürfen beispielsweise nicht in Verkehrswegen (Treppenräume, Flucht- und Rettungswege, Durchgänge) oder Pausen-, Bereitschafts-, Sanitär- oder Sanitätsräumen lagern.

Die Aufbewahrung leicht entzündbarer Flüssigkeiten beziehungsweise leicht entzündbarer Reinigungsmittel (wie Ethanol oder Isopropanol) ist in Arbeitsräumen nur in kleinen Mengen bis 20 Kilogramm) gestattet. Betriebe müssen sie in geeigneten, geschlossenen Behältern aufbewahren.

Dr. Nadine Metz, Valentin Kazda