Rena: Weg mit dem Staubteufel – sicheres Postprocessing durch Hirtisieren®

Flüssige Medien sind nicht nur völlig staubfrei, sondern ermöglichen auch die Nachbearbeitung innenliegender Flächen und Kanäle.

Nicht weil es schwer ist, wagen wir es nicht, sondern weil wir es nicht wagen, ist es schwer – Seneca.

Die Problematik der Feinstaubbelastung in Zusammenhang mit 3D-Druck und hier vor allem pulverbasierten Druckverfahren ist keine neue. So hält das deutsche Umweltbundesamt in seinem Bericht: „3D-Druck: Trendbericht zur Abschätzung der Umweltwirkungen“ in puncto Staubbelastung ganz klar fest, dass Feinstaubbelastungen, Nanopartikel, flüchtige organische Verbindungen sowie Lösemittel und Abwasser bei Druckprozessen entstehen. Diese Emissionen entstehen bei der Vorbereitung des Druckmaterials, beim Druckprozess selbst, bei der Entnahme der Teile, bei der Nachbehandlung sowie während der Nutzungsphase. Je nach verwendeter Technologie entstehen Stäube, Rauchgase und Dämpfe, die gesundheitsschädlich sein können. Feinstaub hält sich mitunter in der Luft und ist inhalierbar. Industriell eingesetzte Maschinen sind zwar mit Filter ausgestattet, auch hier gibt es jedoch Grenzen und durch die Schmelzprozesse entstehende Nanopartikel werden bei der Entnahme sowie der nachfolgenden Säuberung, Politur und Oberflächenbehandlung des Bauteils freigesetzt. Oft sind deswegen für die Arbeiter an den Maschinen in der Additiven Fertigung zusätzlich Atemschutzmaßnahmen vorgeschrieben. Jeder, der bereits eine industrielle AM-Produktion in Betrieb genommen hat und sich dabei mit den Zulassungsprozessen der Behörden herumschlagen musste, weiß um die vorgeschriebenen Schutzmaßnahmen und die notwendigen Sicherheitsvorkehrungen Bescheid.

Neben dem Druckprozess selbst werden auch bei der (mechanischen) Oberflächennachbearbeitung Feinstäube freigesetzt.

Staubentwicklung in der Nachbearbeitung?

Gerade in der (mechanischen) Nachbearbeitung gibt es unterschiedliche stauberzeugende Schritte. Das umfasst nicht nur das Entpulvern, das glücklicherweise schon in geschlossenen Maschinen durchgeführt werden kann und das Trennen der Bauteile von der Grundplatte. Bei dem Entstützen der Teile sowie dem nachfolgenden Polieren der Oberfläche mit Trenn- und Schleifwerkzeugen ist die Staubentwicklung eng mit dem Bearbeitungsprozess verbunden. Arbeiten mit Atemschutz ist auch hier Standard und erhöht die körperliche Belastung bei der ohnehin schon herausfordernden Tätigkeit weiter. Ein wesentlicher Aspekt dabei ist die Zusammensetzung der 3D-gedruckten Materialien. Oft handelt es sich um Schwermetalllegierungen mit Nickel- oder Chromanteil. Ein solcher Feinstaub kann kanzerogen wirken, wenn er in das feine Lungengewebe kommt.

Verschiedene Schleifprozesse versuchen dem über Beigabe von Flüssigkeiten (Wasser, Alkohole,...) entgegenzuwirken. Am Markt werden auch geschlossene Kammern zur mechanischen Nachbearbeitung angeboten, eine Ausschleppung von Feinstaub kann hierbei reduziert, aber über Anhaftungen am bearbeiteten Bauteil nicht zur Gänze verhindert werden. Bei Verwendung von weicheren Schleifkörpern, wie sie beim Trommelpolieren oder auch in Kombination mit elektrochemischen Verfahren zum Einsatz kommen, reibt sich der weichere Kunststoffkörper unweigerlich zu Feinstaub ab. Sind an diesem Komponenten des metallischen Bauteils angehaftet, so wird daraus auch rasch ein gefährlicher Feinstaub, welcher nicht eingeatmet werden sollte. Erhöhter Mitarbeiterschutz ist also auch in der Nachbearbeitung ein wesentlicher Faktor, der nicht vernachlässigt werden darf.

Die Kraft der flüssigen Medien

Flüssige Bearbeitungsmedien sind in der Anwendung komplett staubfrei. Werden diese auch noch bei relativ moderaten Temperaturen betrieben, so ist auch nicht mit einer Aerosolbildung zu rechnen. Abgesehen von der Unbedenklichkeit in Bezug auf Staubentwicklung bieten diese Prozesse die einzigartige Möglichkeit, Innenräume von Bauteilen zu entstützen und einzuebnen. Alle Oberflächen bzw. Innenräume des Bauteils, welche vom flüssigen Medium erreicht werden können, werden bearbeitet. Der Effekt kann durch gezieltes Durchpumpen des Behandlungsmediums noch verstärkt werden. Zu dieser Gruppe zählen alle chemischen, elektrochemischen Verfahren sowie das auf elektrochemischer Pulstechnologie basierende Hirtisieren®. So diese Prozesse ausschließlich in dafür vorgesehenen Anlagen betrieben werden, besteht entsprechend für die Mitarbeiter kein unmittelbares Risiko. Eine eventuelle Direktkontamination mit den Prozessmedien wird durch einen direkt an die Oberflächenbearbeitung angeschlossenen Waschvorgang in hochreinem Wasser sowie eine Trocknung verhindert. In den meisten Fällen kann hier auf Atemschutz verzichtet werden.

Die Staubproblematik ist ein reales Problem in der Nachbearbeitung 3D-gedruckter Metallbauteile. Die entstehenden Feinstäube lagern sich ohne ausreichenden Atemschutz in der Lunge der Bearbeiter ab und können dort schwerwiegende Probleme verursachen. Flüssige Medien zur Nachbearbeitung bei chemischen und elektrochemischen Nachbearbeitungsprozessen sind jedoch absolut staubfrei und bei niedrigen Temperaturen aerosolfrei. Somit können flüssige Medien, vor allem bei Verwendung dafür geeigneter Anlagen, einen wichtigen Beitrag zu einem sicheren und benutzerfreundlichen Postprocessing leisten.

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