요약하자면, 적층 가공의 주요 위험 요소는 세 가지 범주로 나뉩니다. 분말 및 흄으로 인한 화학 물질 노출, 레이저 및 뜨거운 표면과 같은 고에너지원에서 발생하는 물리적 위험, 움직이는 기계 부품으로 인한 기계적 위험입니다. 이러한 위험은 사용되는 특정 기술과 재료에 따라 크게 달라지며, 데스크톱 프린터의 사소한 문제부터 고급 금속 시스템의 심각한 산업적 위험까지 다양합니다.
적층 가공은 화학 공정, 고에너지 시스템 및 자동화된 기계의 위험 요소를 단일 공정으로 고유하게 결합합니다. 가장 큰 간과는 특히 기술이 실험실이나 사무실 환경에 배치될 때 이러한 산업 등급의 위험을 과소평가하는 것입니다.
화학적 위험: 보이지 않는 위험
적층 가공에서 가장 자주 과소평가되는 위험은 화학적 위험입니다. 이러한 위험은 인쇄 공정에 사용되는 원료와 해당 재료가 가열되거나 경화될 때 생성되는 부산물에서 발생합니다.
금속 분말 흡입 및 폭발성
미세한 금속 분말, 특히 알루미늄, 티타늄, 마그네슘과 같은 반응성 재료는 이중 위협을 제기합니다. 이러한 미세 입자를 흡입하면 장기적인 호흡기 손상 및 잠재적인 중금속 중독을 유발할 수 있습니다.
또한, 이러한 미세 분말이 공기 중에 분산되면 가연성 분진 구름을 형성할 수 있습니다. 정전기 방전이나 스파크와 같은 점화원은 격렬한 폭발을 유발할 수 있습니다. 이로 인해 분말 취급 및 청소는 중요한 안전 절차가 됩니다.
폴리머 흄 및 VOC 배출
플라스틱 필라멘트(FDM)를 녹이거나 액체 수지(SLA, DLP)를 경화시키는 공정에서는 공기 중 배출물이 방출됩니다. 여기에는 폐 깊숙이 침투할 수 있는 초미세 입자(UFP)와 휘발성 유기 화합물(VOC)이 포함됩니다.
환기가 제대로 되지 않는 공간에서 이러한 배출물에 장기간 노출되면 호흡기 자극 및 기타 건강 문제가 발생할 수 있습니다. 특정 화합물은 재료에 따라 다르므로 각 폴리머에 대한 안전 데이터 시트(SDS)를 참조하는 것이 필수적입니다.
수지 및 용매 취급
SLA 및 DLP 인쇄에 사용되는 광중합성 수지는 감작제이므로 반복적인 피부 접촉은 심각한 알레르기 반응 및 화학적 화상을 유발할 수 있습니다. 직접적인 접촉은 항상 피해야 합니다.
또한, 완성된 부품을 청소하는 데 일반적으로 사용되는 이소프로필 알코올(IPA)과 같은 용매는 인화성이 높습니다. 증기가 밀폐된 공간에 축적되어 화재 또는 폭발 위험을 초래할 수 있습니다.
물리적 및 에너지 관련 위험
기계 자체에는 안전 수칙을 따르지 않을 경우 즉각적인 물리적 위험을 초래하는 강력한 시스템이 포함되어 있습니다.
고에너지원(레이저 및 전자 빔)
금속 분말 베드 융합 시스템은 고출력 에너지원에 의존합니다. 선택적 레이저 용융(SLM)에 사용되는 4등급 레이저는 직접 노출 또는 반사 노출로 인해 즉각적이고 영구적인 눈 손상 및 피부 화상을 유발할 수 있습니다.
전자 빔 용융(EBM) 시스템은 작동 부산물로 X선을 생성합니다. 이러한 기계는 작업자를 방사선 노출로부터 보호하기 위해 적절한 차폐가 필요합니다.
극심한 온도 및 뜨거운 표면
많은 AM 공정에는 고온이 수반됩니다. 인쇄 노즐, 가열된 빌드 플레이트 및 방금 완성된 부품은 심각한 화상을 입힐 만큼 뜨거울 수 있습니다. 이는 특히 고성능 폴리머 또는 금속으로 인쇄하는 시스템에서 두드러지는데, 온도가 섭씨 수백 도를 초과할 수 있습니다.
고전압 전기 시스템
모든 산업 기계와 마찬가지로 AM 시스템은 고전압 전기로 작동됩니다. 부적절한 유지보수 또는 수정은 감전 또는 아크 플래시의 상당한 위험을 초래합니다. 교육을 받고 승인된 직원만이 내부 전기 부품에 접근해야 합니다.
함정 및 일반적인 간과 사항 이해하기
고급 제조 시스템을 단순한 사무용 기기로 취급하는 것이 가장 흔하고 위험한 실수입니다. 기기가 작동하는 맥락은 기기 자체만큼이나 중요합니다.
데스크톱 프린터 대 산업용 시스템
개방된 사무실에 있는 데스크톱 FDM 프린터는 주로 VOC 배출 및 뜨거운 표면과 관련된 비교적 낮은 위험을 제시합니다. 이와 대조적으로 산업용 금속 분말 베드 융합 시스템은 특수 인프라를 갖춘 전용 제어 환경을 요구하는 복잡한 화학 및 에너지 시스템입니다.
"밀폐된" 공정이라는 신화
위험은 빌드 챔버 내에만 국한되지 않습니다. 가장 심각한 노출은 종종 재료 적재, 부품 제거 및 후처리 중에 발생합니다. 사용하지 않은 금속 분말을 회수하고 체로 거르는 작업, 수지 통을 청소하는 작업 또는 완성된 부품 샌딩 작업은 가장 높은 농도의 유해 물질을 방출합니다.
부적절한 환기 및 PPE
표준 사무실 HVAC는 대부분의 AM 공정에서 발생하는 화학 물질 배출을 관리하기에 불충분합니다. 전용 환기 및 배기 시스템이 필수적입니다. 또한, 개인 보호 장비(PPE)—호흡기, 보안경, 내화학성 장갑 등—는 선택 사항이 아니라 이러한 시스템을 안전하게 작동하기 위한 기본 요구 사항입니다.
선제적 안전 프로그램 구현 방법
안전한 AM 운영은 인식, 평가 및 수립된 절차를 기반으로 구축됩니다. 접근 방식은 특정 목표 및 환경에 맞게 조정되어야 합니다.
- 새로운 AM 시설 설정에 중점을 두는 경우: 설치 전에 각 기계에 대한 공식적인 위험 평가를 수행하고, 환기, 전기 및 PPE 요구 사항을 계획하기 위해 제조업체의 문서 및 재료 안전 데이터 시트를 참조하십시오.
- 일일 운영 안전 보장에 중점을 두는 경우: 의무적인 역할별 교육 프로그램을 구현하고 기계 작동, 재료 취급 및 유지보수에 대한 표준 운영 절차(SOP) 준수를 엄격하게 시행하십시오.
- 새로운 AM 기술 선택에 중점을 두는 경우: 시스템의 내장 안전 기능, 인터록 및 포괄적인 안전 지침을 제공하려는 제조업체의 노력을 평가하여 안전을 주요 구매 기준으로 삼으십시오.
궁극적으로 안전을 핵심 운영 가치로 통합하는 것이 팀의 웰빙을 손상시키지 않으면서 적층 가공의 잠재력을 최대한 발휘할 수 있도록 하는 것입니다.
요약표:
| 위험 범주 | 주요 위험 | 일반적인 출처 |
|---|---|---|
| 화학적 | 흡입 독성, 가연성 분진, VOC 배출 | 금속 분말, 폴리머 수지, 용매(예: IPA) |
| 물리적 | 레이저로 인한 눈/피부 손상, 뜨거운 표면으로 인한 화상, 방사선 | 4등급 레이저, 전자 빔, 가열된 빌드 플레이트 |
| 기계적 | 움직이는 부품으로 인한 부상, 감전 | 자동화된 기계, 고전압 전기 시스템 |
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