Dangers de l'impression 3D¶

Le 26 Octobre 2021, le chercheur Mohamed Zemzem a tenu un webinaire avec l'IRSST sur l'émission de particules ultrafines et de composés organiques volatils lors d'un processus d'impression 3D. Après un survol des différentes techniques de fabrication additive existantes ainsi que des matériaux utilisés pour la fabrication additive, il présente les différentes particules émises par ce procédé, les effets sur le corps humains et les piste de solutions pour se protéger.

• Conférence sur l'émission de particules ultrafines et de composés organiques volatils lors d'un processus d'impression 3D
• Publication sur l'exposition des travailleurs aux particules ultrafines et aux composés organiques volatils émis lors d’un processus d’impression 3D

Il existe différentes technologies de fabrication additive : par stratification de couches, par dépôt de matière sous flux d'énergie dirigé, par projection de liant, par projection de matière, par photo-polymérisation en cuve, par fusion sur lit de poudre et par extrusion de matière (FDM). L'impression par extrusion de matière étant la plus répandue, la présentation portait principalement sur cette technologie. Or, il s'agit également de la technologie utilisée au Fablab.

Lors de l'impression, à la sortie de la buse, se dégage une fumée. Il s'agirait soit de Particules Fines et Ultrafines (PF/PUF), soit de Composés Organiques Volatils (COV).

Les PF et PUF sont des catégories de particules en suspension dans l'air ambiant, ayant un diamètre aérodynamique inférieur ou égal à 2.5µm pour les particules fines et 0.1µm pour les particules ultrafines.
Ces particules peuvent être toxiques, pouvant provoquer des symptômes respiratoires (pneumopathie, asthme, hypersensibilité), des réactions allergiques (dermatite) et des problèmes cardiovasculaires.

Les COV sont quant à eux des composés chimiques regroupant des substances d'origine biogénique ou anthropogénique (aldéhydes, cétones, alcools, composés aromatiques).
Ils peuvent provoquer des maux des têtes, des étourdissements et des vertiges pouvant avoir pour conséquences une baisse de l'attention et de la concentration.

Plusieurs paramètres peuvent alors influencer les émissions de PF/PUF et de COV.

On peut trouver d'une part les paramètres de processus :

• Nature du matériau : par exemple, l'ABS émet beaucoup plus que le PLA ;
  -- Des études comparant le taux d'émission de particules et de COV du PLA et de l'ABS, montrent que l'ABS en émet beaucoup plus que le PLA. Par exemple, l'ABS émet 100 fois plus de PF et PUF que PLA, et ses émissions sont de l'ordre de 1 million de particules par cm³. --
• Couleur du matériau : la couleur du filament affecte la concentration et la taille des particules émises.

D'autre part, on trouve les paramètres d'impression / de fabrication :

• Température de la buse : plus la température d'extrusion est élevée plus l'émission est importante ;
• Vitesse d'extrusion : plus la vitesse d'extrusion est élevée plus l'émission est importante, par exemple une variation 30mm/s fait augmenter les variation 3 fois ;
• Dysfonctionnement de l'impression : les émissions augmentent lors de pannes d'impression.

Valeurs limites d'exposition aux PF :

• 20 µg/m³ (moyenne annuelle)
• Valeur guide de l’OMS : 10 µg/m³ (moyenne annuelle)

Valeurs limites d'exposition aux COV : 110mg/m³
Lors d'une impression, on ne dépasse pas les limites en terme de valeur limite d'exposition.

Cependant, il y a plusieurs limites à ces données :

• Majorité des tests effectuée en laboratoire et ne reflète pas l'exposition in situ ;
• De nombreux paramètres (espace, température, vitesse, nature du matériau etc...) sont à prendre en compte et cela rend les différentes études difficilement comparables ;
• Il n'existe pas, à l'heure actuelle, de valeur limite d'exposition concernant les PUF.