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Les filaments composites sont-ils dangereux pour notre santé ?

Publié le 15 janvier 2020 par Mélanie R.
nanotubes de carbone

L’agence américaine de protection de l’environnement (EPA) a mené une étude sur les émissions toxiques dégagées par une imprimante 3D FDM pendant le processus d’impression : le plastique utilisé émet un certains nombre de gaz qui peuvent représenter un danger pour l’utilisateur, particulièrement les composés organiques volatils (COV). Si le résultat de cette étude n’est fondamentalement pas nouveau sur le marché de l’impression 3D, les chercheurs de l’EPA sont allés plus loin en observant comment l’ajout de composites pouvait affecter le taux de COV. Ils ont donc comparé de l’ABS classique avec un filament chargé en nanotubes de carbone et ont tiré plusieurs conclusions. 

La question des émissions toxiques d’une imprimante 3D FDM de bureau n’est pas un nouveau débat soulevé par l’EPA : de nombreuses études ont déjà montré qu’une utilisation prolongée d’une machine dans un environnement fermé n’était pas bon pour notre santé à cause du taux de COV rejeté.  Le Dr Souhail Al-Abed, chercheur principal de l’EPA sur le sujet, ajoute : “Les utilisateurs peuvent ne pas être au courant des émissions chimiques pendant le processus d’impression.” Face à ce constat, plusieurs solutions se sont développées pour tenter de réduire ces émissions et garantir une meilleure sécurité à l’utilisateur. On pense ici aux startups françaises Zimple3D ou encore Alveo3D qui ont conçu des systèmes de filtration pour imprimante 3D. Les chercheurs de l’EPA ont souhaité aller plus loin en se demandant si tous les thermoplastiques émettaient les mêmes COV et si l’ajout de composites ne pouvait pas réduire ce taux.

Un modèle de nanotube de carbone imprimé en 3D (crédits photo : Spira3D)

Ils ont donc opté pour des nanotubes de carbone : on sait que ces fibres sont très appréciées par le marché car elles viennent renforcer le plastique tout en conservant une grande légèreté – on compare sa résistance à celle de l’acier alors que le carbone est beaucoup plus léger. De plus, les nanotubes de carbone sont très conducteurs et possèdent des propriétés thermiques idéales pour des applications en électronique. Jusqu’ici, personne n’avait étudié leur taux d’émission de COV. Les chercheurs de l’EPA ont donc mené plusieurs tests, faisant varier par exemple la température, la durée de chauffage du filament ou encore la concentration en oxygène au niveau de la buse. 

Plusieurs conclusions ont été tirées : tout d’abord, les chercheurs se sont rendus compte que les filaments composites présentaient deux nouveaux types de gaz COV, pouvant potentiellement présenter un danger par inhalation pour les utilisateurs imprimant plusieurs kilogrammes de matériau. Deuxièmement, l’équipe s’est rendue compte qu’en augmentant la température d’impression, les émissions étaient plus importantes – il en est de même pour la durée de chauffe du filament. Enfin, la présence de nanotubes de carbone peut piéger certaines particules dans les pièces imprimées en 3D, ce qui voudrait dire qu’elle réduirait les émissions totales dans la plupart des conditions. Reste à savoir si le fait que ces gaz soient enfermés dans l’objet imprimé en 3D est dangereux ou non pour l’utilisateur final.

L’utilisateur ne doit pas s’exposer trop longtemps à une imprimante 3D en marche (crédits photo : kynny/iStockphoto)

Cette étude pourrait avoir un certain impact sur l’utilisation de matériaux composites dans des secteurs d’activité industriels, ou du moins poser certains questions en termes de sécurité, de système de filtration et d’aération. Il est important de travailler dans un environnement ouvert et de ne pas rester exposé trop longtemps à une machine qui tourne. Vous pouvez retrouver l’ensemble de l’étude ICI.

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