Seguridad en la impresión 3D: ¿qué medidas de protección deben adoptarse?
Cada vez más empresas son conscientes de las enormes ventajas de la fabricación aditiva y desean integrarla en sus flujos de trabajo en el futuro. El ahorro de tiempo y costes, así como la libertad de diseño en la producción de prototipos hasta los componentes más complejos, motivan cada vez más a las empresas a tomar esta decisión. Y no sólo las grandes empresas, sino también cada vez más particulares se entusiasman con la impresión 3D y experimentan con diferentes diseños y materiales. Aunque pueda parecer tentador comprar una impresora 3D e imprimir lo que a uno le apetezca, la realidad suele ser distinta. Aunque muchas impresoras 3D están etiquetadas como “fáciles de usar», incluso los usuarios experimentados pueden cometer errores, por lo que es importante tomar algunas medidas de seguridad al trabajar con la impresión 3D.
Ya sea en forma de filamento, resina o polvo, con láser o luz ultravioleta, siempre debe respetarse el uso adecuado de cada material y proceso para evitar posibles riesgos para la salud. Además, es especialmente importante ser consciente de las medidas de seguridad que se pueden tomar para protegerse a uno mismo y a los que nos rodean al usar la impresión 3D. En este artículo, conoceremos los riesgos potenciales y las medidas que puede tomar para mantener un entorno de fabricación seguro y proteger su salud.
Antes de la impresión 3D
En primer lugar, conoceremos en detalle algunas medidas que se pueden tomar antes de comprar una impresora 3D y antes de la primera impresión.
Primeros pasos para una fabricación segura
Si has decidido adquirir una solución de impresión 3D, puedes tomar las primeras medidas de seguridad antes de comprar la máquina. Si está etiquetada con el conocido sello CE (Conformité Européenne), en principio sólo significa que la impresora cumple los requisitos de las directivas comunitarias aplicables y puede venderse en los Estados miembros de la Unión Europea, es decir, no es una marca de prueba oficial. Por lo tanto, debemos asegurarnos de que el producto lleva también la marca de seguridad probada. Este sello indica que los requisitos básicos de seguridad han sido comprobados por un organismo de ensayo y certificación autorizado y externo, y que el producto ha sido aprobado.
El principio STOP
Veamos ahora las normas generales de seguridad según el principio STOP. Este principio describe el orden de las medidas de protección que deben observarse. Además ofrece a los empresarios en particular, pero también a los particulares, ayuda para seleccionar y priorizar las medidas, representando cada letra una directriz. La «S» significa sustitución y pone la atención sobre la elección del proceso y el material. Es la medida de protección más importante y eficaz y debe considerarse en primer lugar. Presupone que cualquier peligro debe sustituirse por un proceso o material menos nocivo para minimizar el riesgo para la seguridad en la medida de lo posible desde el principio. La siguiente medida de protección forma la «T» y representa las medidas técnicas de protección. Incluye tres medidas: la consideración de sistemas cerrados, el uso de sistemas de extracción y la ventilación de las salas. La «O» corresponde a las medidas organizativas. Deben ponerse en marcha si el objetivo de protección no puede alcanzarse ni con medidas de sustitución ni con medidas técnicas. Las medidas organizativas pueden ser, por ejemplo, normas sobre la menor duración posible del proceso para reducir la exposición o la creación de instrucciones de funcionamiento y aplicación. Por último, deben tenerse en cuenta las medidas personales. Éstas ocupan el último lugar en la jerarquía STOP y deben ser observadas si las medidas anteriores no proporcionan una protección suficiente o por los particulares en caso de exposición irregular y sólo ocasional. Sin embargo, algunas precauciones de seguridad dependen del proceso utilizado y pueden variar en consecuencia. A continuación, presentamos los riesgos potenciales de determinados procesos y materiales, indicando las medidas técnicas, organizativas y personales que se pueden adoptar.
Durante el proceso de impresión
Los distintos procesos y materiales de impresión 3D entrañan diferentes riesgos que se deben conocer. A continuación, analizamos los posibles peligros y las medidas de seguridad correspondientes para la impresión 3D con filamento, resina sintética, polvo y otros.
Uso de materiales en forma de filamento
Según el Informe Hubs 2023, la impresión 3D por deposición de material fundido es el proceso más popular y cada vez más hogares y oficinas confían en el uso de impresoras 3D FDM en la vida cotidiana. Sin embargo, aunque la impresión 3D con filamentos parezca inofensiva a primera vista, también existen riesgos para la salud a tener en cuenta con este proceso. En un estudio del UL Research Institute, se analizaron las emisiones generadas por la impresión 3D FDM y se publicaron en una “Guía para el uso seguro de la impresión 3D en universidades, UL 200B”. Los investigadores descubrieron que durante la extrusión del material se emiten pequeñas partículas y compuestos orgánicos volátiles, conocidos como COV. Las partículas ultrafinas y los COV pueden actuar como una especie de gas, si se inhalan penetran profundamente en los pulmones y pueden entrar en el torrente sanguíneo y causar irritación en los ojos, la nariz y la garganta. “Esto significa que la exposición puede suponer un riesgo para la salud humana, especialmente si una persona se encuentra junto a la impresora con una ventilación mínima”.
En cuanto a los distintos materiales utilizados en la impresión 3D FDM, se pueden identificar diferencias en la liberación de sustancias nocivas. Por ejemplo, se descubrió que el ABS libera más sustancias químicas tóxicas que el PLA, ya que se fabrica a partir del petróleo, mientras que el PLA se considera un material más natural y se fabrica a partir del almidón de maíz. Sin embargo, aunque se considere que el PLA es más seguro, normalmente se añaden aditivos al material que liberan sustancias químicas tóxicas como el estireno y el clorometilo cuando se imprime, sustancias que pueden irritar las vías respiratorias, las mucosas y los ojos, así como provocar dolores de cabeza y dificultad de concentración si se inhalan directamente. Sin embargo, los materiales ABS, ASA (acrilonitrilo estireno éster acrílico) y HIPS (poliestireno de alto impacto), que suele utilizarse para estructuras de soporte, resultaron ser los más cuestionables.
Por este motivo, se debe tener cuidado para garantizar una protección adecuada al imprimir en 3D con filamentos de cualquier material. Durante el funcionamiento, la impresora no debe situarse en habitaciones, como la oficina o el dormitorio, donde las personas pasen largos periodos de tiempo. También es aconsejable decantarse por un modelo con cámara de impresión cerrada a la hora de adquirir la impresora 3D FDM. Hoy en día se conoce la liberación de sustancias nocivas, por lo que cada vez más fabricantes producen impresoras con un purificador de aire HEPA integrado, un “filtro de aire de partículas de alta eficiencia”. Las impresoras equipadas con estas funciones, en combinación con una ventilación adecuada de la sala en todo momento, suelen ofrecer una protección suficiente. No obstante, es aconsejable evitar pasar largos periodos de tiempo cerca de una impresora FDM en funcionamiento y, si esto no es posible, llevar una máscara protectora adicional; en este caso es adecuada una máscara FFP2 o FFP3 para protegerse de las partículas.
Procesos con resinas fotosensibles líquidas
Sin embargo, no sólo en la fabricación aditiva con filamentos deben observarse medidas sanitarias. También hay que tener en cuenta algunas medidas al imprimir en 3D con resina sintética líquida en los procesos de estereolitografía (SLA), procesamiento digital de la luz (DLP), estereolitografía enmascarada (MSLA) e inyección de material. La resina disponible en el mercado suele consistir en mezclas de resinas acrílicas, epoxídicas y de éter de vinilo. Estas pueden provocar alergias y reacciones en contacto con la piel, especialmente con exposiciones repetidas, que pueden agravarse con el tiempo. Además, los gases liberados al imprimir con resina sintética pueden provocar fuertes dolores de cabeza, náuseas y mareos. También pueden producirse reacciones en los ojos y las mucosas. Por lo tanto, es esencial manipular el material con precaución. En primer lugar, es importante mencionar que la resina sintética sólo es tóxica en estado líquido. Una vez que el componente se ha endurecido, puede manipularse sin problemas. Si trabajamos con resina líquida, debemos tener en cuenta varias medidas de protección para garantizar una manipulación segura del material.
La resina es tóxica en estado líquido y no debe entrar en contacto con la piel.
Hay que asegurarse de proteger la piel con guantes y ropa protectora. Recomendamos utilizar guantes de nitrilo o vinilo para las manos. Ofrecen mayor protección y resistencia química que los guantes de látex convencionales. Los brazos, las piernas y el torso también deben estar completamente cubiertos y puede ser aconsejable llevar una bata protectora o un mono desechable. Las gafas de seguridad resistentes a los productos químicos son adecuadas para proteger los ojos, idealmente también con protección integrada de filtro UV. Para evitar la inhalación de los gases emitidos, se debe utilizar una mascarilla FFP2 o FFP3. Cuando se utilizan resinas, se produce la fotopolimerización, es decir, la resina se cura utilizando una fuente de luz, normalmente UV. Cuando se utilizan algunas de estas lámparas UV, puede liberarse la sustancia gaseosa peligrosa ozono, que provoca reacciones en los ojos, la nariz, los pulmones y la garganta, incluso a bajas concentraciones. Podremos preguntar igualmente al fabricante sobre la posible liberación de ozono y, si es necesario, instalar un sistema de extracción con un filtro adecuado o garantizar una ventilación adecuada.
Procesos con materiales en polvo
Seguimos con los riesgos asociados al uso de procesos de polvo, como el sinterizado selectivo por láser (SLS), el sinterizado directo de metal por láser (DMLS), la deposición de energía dirigida (DED) o la inyección de aglutinante. Estos procesos utilizan material en polvo, ya sea metal o plástico, y por tanto forman partículas de sustancias peligrosas, es decir, polvo. El Ministerio Federal de Trabajo y Asuntos Sociales (BMAS) ha publicado las denominadas TRGS (Normas Técnicas para Sustancias Peligrosas) en el Boletín Ministerial Conjunto (GMBl). Esto regula las medidas de protección para las actividades en las que intervienen sustancias peligrosas en la TRGS 500, que tienen por objeto “garantizar la protección de los trabajadores frente a los peligros por inhalación, orales, dérmicos y fisicoquímicos”.
El riesgo al trabajar con polvos depende del tamaño de las partículas. Las partículas de polvo más grandes son detenidas en la garganta por los procesos de protección naturales del organismo. Las partículas más pequeñas, sin embargo, penetran más profundamente en los pulmones y se depositan en los alvéolos, donde pueden incluso entrar en el torrente sanguíneo. En este caso, es aconsejable llevar una mascarilla respiratoria de clase de filtro P2 o P3, que atrapa las partículas más finas. También es importante asegurarse de que la sala esté bien ventilada y de que el lugar de trabajo cuente con una aspiración adecuada. Según la directiva, el polvo debe retirarse y limpiarse con métodos húmedos o mojados o con aspiradoras o extractores de polvo adecuados, para evitar que se deposite.
(Créditos: Additive Manufacturing Germany)
Otros peligros a tener en cuenta
Además de los riesgos que puedan existir con los materiales y procesos específicos, hay algunos peligros que deben tenerse en cuenta en la impresión 3D en general. Como hemos mencionado, las impresoras 3D deben funcionar siempre en salas bien ventiladas donde las personas no pasen largos periodos de tiempo. También hay que tener siempre en cuenta que las impresoras 3D, como las máquinas FDM/FFF, funcionan a altas temperaturas, en torno a los 200 grados, por lo que pueden suponer un riesgo de quemaduras e incendio. Por lo tanto, no toques la boquilla ni el lecho de impresión ni la propia impresora durante y poco después del funcionamiento. Obviamente no introduzcas la mano en la cámara de impresión, ya que los movimientos del extrusor pueden provocar aplastamiento y atrapamiento de dedos y manos. El pelo largo debe ir siempre recogido y debe evitarse llevar ropa holgada. Evita dejar la impresora 3D en funcionamiento sin vigilancia. Algunos fabricantes integran cámaras en las máquinas para que los usuarios puedan supervisar el proceso de impresión a distancia y evitar así situaciones peligrosas.
Después de la fabricación
Ahora ya conoces los peligros potenciales de los diferentes procesos y materiales de impresión 3D y qué medidas de protección puedes tomar para garantizar un uso seguro antes y durante la impresión 3D. Pasemos ahora a las medidas de seguridad a tener en cuenta después del proceso de impresión 3D.
Desechar los materiales de forma segura
Como hemos mencionado, la resina sintética es tóxica en estado líquido y no debe entrar en contacto con la piel bajo ninguna circunstancia. Por este motivo, también deben tomarse las medidas necesarias a la hora de eliminarla. La resina sobrante de la impresión puede reutilizarse y verterse de nuevo en la botella. La que no pueda reutilizarse, así como los objetos defectuosos, los paños (de bolsillo) y los guantes usados que hayan entrado en contacto con el material durante el proceso, pueden eliminarse generalmente con el resto de la basura. Sin embargo, siempre hay que asegurarse de que la resina sintética se haya curado completamente con luz ultravioleta antes de desecharla, ya que la resina líquida aún puede liberar sustancias tóxicas y, además, es muy perjudicial para el medio ambiente.
El filamento puede reciclarse con máquinas específicas. (Créditos: WEVOLVER)
Sin embargo, es más fácil deshacerse de los filamentos, las impresiones erróneas y los restos de la impresión FFF/FDM fabricados con plásticos convencionales como ABS, PLA y ASA o PETG. Cuando no se utilizan, pueden enfriarse y desecharse de forma segura en el contenedor amarillo. Sin embargo, es aconsejable recoger el material y reciclarlo por separado. También puedes hacerlo tú mismo con un equipo de reciclaje adecuado o encargarlo a empresas especializadas.
Ahora ya sabes los riesgos que conlleva el uso de procesos y materiales de fabricación aditiva. También conoces qué medidas de seguridad adoptar para protegerse antes, durante y después del proceso de impresión 3D.
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*Créditos foto de portada: Francis Son
