3D-Drucker

3D-Drucker finden immer größere Verbreitung. Valide Aussagen über Emissionen aus 3D-Druckern und zu damit eventuell verbundenen Gesundheitsbelastungen für Beschäftigte sind ein aktueller Forschungsbereich im Arbeitsschutz.

Seit einigen Jahren erlebt die additive Fertigung einen regelrechten Hype in den Medien - Stichwort 3D-Drucker oder Rapid Prototyping/Manufacturing. Dabei gibt es Fertigungsverfahren wie beispielsweise das Lasersintern bereits seit etwa 20 Jahren. Sie werden zurzeit jedoch vorwiegend zur Fertigung von Prototypen und kleinen Stückzahlen genutzt.

Unter additiven Fertigungsverfahren versteht man alle Verfahren, bei denen ein Werkstoff zur Erzeugung eines Bauteils schichtweise hinzugefügt wird. Diese Bauteile entstehen - auf der Basis von Datenmodellen - aus Flüssigkeiten, Pulvern, band- oder drahtförmigem Material durch chemische und/oder physikalische Prozesse.

Immer mehr Fertigungsunternehmen bieten als Service an, Bauteile direkt bei ihnen auszudrucken. Dafür werden zu den Servicefirmen nur die entsprechenden CAD-Dateien hochgeladen; dort vorhandene Programme ermöglichen es, online per Mausklick das gewünschte Teil im richtigen Material in Auftrag zu geben. Das gedruckte Teil wird nach Fertigstellung versandt.

Aber nicht nur bei diesen Servicefirmen gewinnt die additive Fertigung an Bedeutung - durch den raschen Preisverfall finden immer mehr Anlagen den Weg in den Handel und werden in Bildungseinrichtungen, beispielsweise Hochschulen und ihren Instituten, industriellen Forschungs- und Entwicklungsabteilungen und in kleinen und mittleren Unternehmen wie Ingenieurbüros oder Dentallaboren eingesetzt.

Additive Fertigungsverfahren sollen nun auch den Schritt vom Rapid Prototyping/Manufacturing in die Serienfertigung machen und finden Anwendung in allen Bereichen, bei denen die Losgröße eins gefragt ist, sei es in der Prothetik, bei selteneren Ersatzteilen oder in der Luft- und Raumfahrt.

Trotz der wachsenden Verbreitung des 3D-Drucks gibt es derzeit (2019) kaum valide Untersuchungen aus Deutschland mit einer Aussage über mögliche gesundheitliche Gefährdungen von Beschäftigten beim Einsatz von additiven Fertigungsverfahren. Das IFA will diese Lücke im Rahmen seinerForschungsaktivitäten zum Thema "3D-Drucker" schließen.

Darüber hinaus setzte das Messsystem Gefährdungsermittlung der Unfallversicherungsträger (MGU) ein Messprogramm "Exposition bei additiven Fertigungsverfahren (u. a. 3D-Drucker)" auf, mit besonderem Augenmerk auf den bei den pulver(bett)basierten Verfahren und beim Fused Layer Modelling (FLM) eingesetzten Materialien wie Metallen, Metalllegierungen und diversen Kunststoffen. Zu diesem Zweck wurden messtechnisch im Produktionsbereich und an büroähnlichen Arbeitsplätzen die inhalative Exposition gegenüber Gefahrstoffen ermittelt wie z. B.

• flüchtige organische Verbindungen (VOC)
• Aldehyde
• ultrafeine Partikel
• krebserzeugende, keimzellmutagene und reproduktionstoxische (CMR-)Stoffe und
• alveolengängiger (A-) und einatembarer (E-)Staub.

Erste Ergebnisse zeigen, dass die inhalative Exposition gegenüber pulverförmigen Materialien unterhalb der AGW liegen können, sofern staubmindernde Maßnahmen wie Erfassung an der Entstehungsstelle oder auch Kapselung zum Einsatz kommen. Selbstverständlich müssen für Legierungen, die krebserzeugende Metalle enthalten, effektivere Maßnahmen ergriffen werden als für Legierungen ohne krebserzeugende Metalle.

An 3D-Drucker-Tischgeräten wurden im Jahr 2018 nachstellende Messungen durchgeführt. Hier zeigen die Ergebnisse, dass die gemessenen Konzentrationen der Emissionen, die während des Druckens freigesetzt werden, sehr deutlich unterhalb der Arbeitsplatzgrenzwerte liegen.

Im Laufe des Jahres 2020 werden hierzu Expositionsbeschreibungen und weitere Veröffentlichungen erscheinen. In einem zweiten Schritt sollen für ausgesuchte Verfahren Empfehlungen Gefährdungsermittlung der Unfallversicherungsträger (EGU) veröffentlicht werden.