3D принтеры и ручки могут выделять частицы и летучие вещества. Мы разработали метод анализа выбросов 3D-ручек. Наш метод прост, прост в реализации и рентабельн в настройке.
Он может быть использован для характеристики выбросов частиц вблизи дыхательной зоны пользователя. Этот метод также может быть использован для анализа выбросов аэрозолей из других источников и устройств, таких как спрей продукты или процессы абляции. Перед началом эксперимента выберите ручку 3D-печати, способную генерировать температуру выше 200 градусов по Цельсию, и выберите нити диаметром 1,75 миллиметра, подходящие для 3D-ручки.
Очистите внутреннюю часть desiccator, с впусткой на одной стороне для вставки 3D печати пера и розетки на вершине для вставки выборки трубки. Убедитесь, что вход воздуха при подключении к 3D-ручке установлен. Розетка трубки должна быть 10 сантиметров от кончика пера 3D-печати, чтобы имитировать расстояние между головой пользователя и источником выбросов.
За 10 минут до начала измерения выбросов аэрозоля 3D-ручки включите приборы онлайн-измерения CPC и SNPs и предварительно загрузите 3D-ручку с набивки интереса. Когда ручка остынет, приложите фильтр HEPA к входу SMPS и запустите чистое измерение проверки с SMPS, чтобы гарантировать, что SMPS не загрязнен от предыдущих измерений. Подключите розетку камеры к входу CPC и используйте CPC для того чтобы проверить концентрацию внутри камеры для того чтобы обеспечить что камера чиста и что эксперименты бегут под такими же условиями.
Для измерения выбросов аэрозоля 3D-ручки вставьте предварительно загруженную и охлаждаемую 3D ручку в камеру и убедитесь, что розетка труб камеры подключена к КПК. Запустите компьютер, подключенный к КПК, и откройте новый файл с именем, подходящим для измерений. Убедитесь, что поток КПК установлен на 0,3 литра в минуту и измерить фоновую концентрацию в течение 10 минут.
В конце измерения включите 3D ручку и выберите соответствующую температуру для загруженной нити. Когда температура нити была достигнута, начать процесс печати и пусть 3D перо печати в течение 15 минут. В конце периода печати подключите розетку к SMPS и получите измерения распределения размеров каждые три минуты, в течение следующих 30 минут.
Когда все измерения были приобретены, удалите печатную нить и очистите камеру. Для количественной оценки подготовки образца с помощью индуктивно соединенной плазменной масс-спектрометрии, распечатайте нить интереса на пластиковой поверхности, чтобы избежать загрязнения металлом, и используйте керамический нож, чтобы разрезать нить на более мелкие кусочки. Взвесить около 150 миллиграммов как объемных, так и печатных нити и передачи нити частей в микроволновые сосуды.
Добавьте 1,5 миллилитров воды, 3,5 миллилитров азотной кислоты и по миллилитр перекиси водорода в каждый образец. Поместите сосуды в микроволновую печь и нагревать образцы до 200 градусов по Цельсию, в течение 20 минут. В конце пищеварения разбавляйте все образцы нитей в ультрачистой воде, для которой известна или подозревается высокая концентрация металла, чтобы избежать загрязнения прибора.
Затем используйте сканирование для определения того, какие металлы находятся в образцах, и количественной оценки содержания металла в конкретных металлах с использованием соответствующих стандартов калибровки. Как отмечается, при печати высвобождается большее количество черных частиц АБС по сравнению с печатью с черным PLA. Повышение температуры во время печати НОАК приводит к увеличению концентраций количества частиц, без существенного влияния на геометрический средний диаметр частиц.
Печать с АБС приводит к высоким концентрациям количества частиц и более крупным частицам по сравнению с печатью с НОАК. Как и ожидалось, наблюдается четкая тенденция в различии в геометрическом среднем диаметре между частицами, испускаемыми при печати с помощью нитей АБС и НОАК. Передача электронной микроскопии изображения показывает размеры частиц, в основном около 50 нанометров, для НОАК и почти последовательно больших частиц до 100 нанометров, для ABS черный.
Медные нити НОАК содержали медь, в основном в кристаллической форме, а также частицы НОАК. На этом изображении, выпущенный углеродный нанотрубок из нити нанотрубки углерода НОАК, возможно, наблюдается. Также можно наблюдать высвобождение мелких стальных частиц во время печати со стальной нитью НОАК и возможную агломерацию серебряных алюминиевых хлопьев при печати с соединением НОАК с невероятно высоким количеством серебряных алюминиевых хлопьев.
Дальнейший анализ аэрозоля путем онлайнового соединения ICPMS, затмеваем индуктивно соединенной плазменной масс-спектрометрии, может облегчить уточнение испускаемых методов. Наш быстрый и рентабельный метод также может быть использован для определения выбросов частиц в других областях, которые могли бы извлечь выгоду из аэрозольных характеристик.
