Onlangs bestelde ik elzenmultiplex uit Oekraïne voor een goede prijs. Toen ik het met de laser sneed, steeg de formaldehydewaarde op het scherm van mijn Aura AQ naar 100–110 ppb. Bij het Bambu Lab-multiplex dat ik gebruik, blijft die rond 20–30 ppb, dicht bij wat ik normaal in de kamer zie.
De metingen kwamen van mijn DFRobot SFA40-sensor. Die geeft formaldehyde (HCHO) weer in ppb, delen per miljard: één deel gas op een miljard delen lucht, naar volume. De lagere waarde is mijn gebruikelijke kamerwaarde, geen veiligheidsgrens.
Een goede prijs is makkelijk te vergelijken. Wat een plaat vrijgeeft als de laser erdoorheen snijdt, is moeilijker uit een productomschrijving af te leiden.
De snijrand is het resultaat dat we kunnen bekijken. Een deel van het daar verwijderde materiaal is echter veranderd in deeltjes en gassen in de lucht. De afzuiging moet die afvoeren voordat ze zich door de kamer verspreiden. De monitor helpt ons te zien wat hem bereikt, binnen de grenzen van zijn sensoren.
De laser snijdt ook door de lijm
‘Elzenmultiplex’ zegt iets over het hout, maar veel minder over wat de lagen bij elkaar houdt. Multiplex is een verlijmd product en sommige harsen in samengestelde houtproducten bevatten formaldehyde. De laser snijdt door de lagen en de lijm tegelijk. EPA: Plywood, adhesives and formaldehyde
Dit waren waarnemingen in de werkplaats, geen gecontroleerde proeven met de platen. Ik weet niet welke lijmen erin zitten en kan de stijging dus niet aan een bepaalde lijm toeschrijven.
Een vergelijkbaar verschil heb ik bij ander multiplex gezien. De Bambu Lab-platen die ik heb gebruikt geven veel kleinere VOC-stijgingen dan merkloos multiplex uit bouwmarkten. Bij die merkloze platen zag ik ook pieken in de formaldehydewaarde. Samenstelling en geschiktheid voor lasersnijden verdienen naast de prijs een plek op de boodschappenlijst.
Dit gaat verder dan multiplex. Langs de snijlijn wordt materiaal zo sterk verhit dat het uiteenvalt en wordt verwijderd. Een deel komt in de lucht terecht als gassen en kleine zwevende deeltjes. VOC’s, vluchtige organische stoffen, vormen een brede groep gasvormige verbindingen; PM-waarden beschrijven de deeltjeskant van het mengsel. Een stijging van de ene vraagt niet om een even grote stijging van de andere.
Karton stelt onze intuïtie over vertrouwde materialen op de proef. In een experiment met een CO₂-tafellaser veroorzaakte het hogere deeltjesconcentraties dan het geteste hout, plastic of glas. Hout en karton gaven ook VOC’s en koolmonoxide af. Afzuiging verlaagde de gemiddeld gemeten massaconcentratie van deeltjes in de machine met 61%, maar verwijderde ze niet volledig. Dat percentage geldt voor de onderzochte machinekamer, niet als beloofde verbetering in iemands kamer. Ook deze alledaagse materialen hadden doeltreffende afzuiging nodig. Desktop laser emissions study
Er zijn redenen om te beperken wat onze ademlucht bereikt. Formaldehyde kan ogen, neus en keel irriteren. Sommige andere VOC’s kunnen irritatie, hoofdpijn of misselijkheid veroorzaken, afhankelijk van stof, concentratie en blootstellingsduur. Een stijging tijdens het snijden is reden om materiaal en afzuiging te onderzoeken. EPA on formaldehyde, EPA on VOC exposure
Koolmonoxide geeft een ander probleem: het belemmert het zuurstoftransport door het bloed. Het is een ander gas dan CO₂ en heeft een aparte CO-sensor nodig; een VOC-waarde kan die niet vervangen. Health Canada on carbon monoxide
Identificeer het materiaal vóór de eerste snede. Een doorzichtige plaat is bijvoorbeeld niet per se acryl: PVC kan bij laserbewerking waterstofchloride afgeven en mag niet met de laser worden gesneden. Gebruik bekend materiaal dat voor de apparatuur is goedgekeurd. De laser kan de omschrijving van de leverancier niet voor ons controleren. MIT laser cutter guidance
De rustige grafiek naast een PLA-printer
Tegen die achtergrond lijkt mijn ervaring met 3D-printen bijna zonder gebeurtenissen. Ik print vooral PLA en heb op de monitor niet dezelfde reactie gezien als bij lasersnijden.
Voor PLA, of polymelkzuur, zijn er bemoedigende resultaten. In een onderzoek met verschillende printers en filamenten stootten de geteste PLA-opstellingen veel minder ultrafijne deeltjes uit dan de opstellingen met ABS, een andere kunststof voor 3D-printen. Beide gaven nog steeds deeltjes en VOC’s af. Filament printer emissions study
De temperatuur van de nozzle kan dat beeld veranderen. In één geteste PLA-opstelling zorgde een verhoging van 230 naar 240 °C voor een sterke stijging van de gemeten concentratie ultrafijne deeltjes. Vermijd onnodige hitte en kies een passende temperatuur binnen het aanbevolen bereik van de filamentfabrikant. Nozzle temperature and particle emissions
Maar de rustige grafiek heeft nog een mogelijke verklaring die je moet kennen. Een PM-sensor ziet niet ieder deeltje dat een printer kan maken.
Op de monitor beschrijft een PM2.5-waarde de massa van deeltjes in een volume lucht. Het is geen telling. Stel je twee bolvormige deeltjes van hetzelfde materiaal voor, het ene met een tienmaal grotere diameter: het grotere heeft duizend keer zoveel massa. Heel veel kleine deeltjes kunnen dus weinig bijdragen aan de massawaarde.
De grootte bepaalt ook of de sensor ze überhaupt kan meten. Voor zijn PM-massawaarden specificeert de SEN66 in Aura AQ een deeltjesgroottebereik vanaf 0,3 micrometer, of 300 nanometer. Ultrafijne deeltjes zijn kleiner dan 100 nanometer. Ze liggen onder dat bereik; deze sensor kan de ultrafijne deeltjes uit het printonderzoek dus niet tellen. SEN6x datasheet, section 1.2
Mijn rustige grafiek kan lage concentraties bij de monitor weerspiegelen, deeltjes buiten zijn meetbereik, of beide. Mijn waarneming alleen kan dat niet onderscheiden.
Ingeademde deeltjes kunnen diep in de longen komen, de luchtwegen irriteren en astma verergeren. Daarom hoort ventilatie bij de printopstelling, ook als de lucht helder lijkt. EPA on particle pollution
Ik blijf ook bij PLA-fabrikanten die ik vertrouw en vermijd goedkopere alternatieven. Ik heb geen luchtkwaliteitsmetingen tussen PLA-merken vergeleken.
De machine stopt, de lucht blijft bewegen
Bij de laser zie ik VOC-stijgingen, soms een hogere formaldehydewaarde en een kleinere PM-stijging. De reactie lijkt vooral op te vallen wanneer de CO₂-laser acryl snijdt. Ook het einde van de snede verdient aandacht.
In een onderzoek naar acrylsnijden hield afzuiging gasvormig methylmethacrylaat dicht bij de laagste concentratie die het instrument kon detecteren. Gewoon acryl, PMMA, kan die stof afgeven wanneer het door hitte ontleedt. Bij het openen van het deksel kwamen toch deeltjes vrij, waaronder ultrafijne. Acrylic laser-cutting study
Je ziet de behuizing gemakkelijk als een doos met een afgewerkt onderdeel. Er zit ook lucht in. Als je het deksel optilt, verandert hoe die lucht zich mengt met de kamerlucht.
Wachten voor het openen geeft de afzuiging tijd om de rest af te voeren. Er is geen vaste wachttijd die bij iedere machine past. Een monitor elders in de kamer kan ook niet aangeven dat de lucht binnen de behuizing voldoende is ververst.
Bij resinprinten gaat dit verder. De voortgangsbalk bereikt 100%, maar het werk gaat door bij het wasstation. Een onderdeel dat nat is van isopropylalcohol moet nog drogen. Het oplosmiddel dat het oppervlak verlaat, komt als damp in de lucht.
In een onderzoek naar het hele resinprintproces maten onderzoekers de hoogste totale VOC-concentraties tijdens wassen en drogen met isopropylalcohol, hoger dan tijdens het printen. Resin-printing workflow study
Zorg ook bij wassen en drogen voor geschikte afzuiging en sluit oplosmiddelverpakkingen tussen gebruiksmomenten. Niet-uitgeharde resin kan de huid irriteren of sensibilisatie veroorzaken, een allergische reactie die zich na blootstelling ontwikkelt. Volg de veiligheidsinformatiebladen van resin en oplosmiddel voor omgang en bescherming. NIOSH 3D-printing guidance
De lucht uit de behuizing afvoeren, de print wassen en de fles oplosmiddel sluiten horen ook bij het afronden van de klus.
Geef de uitstoot een route naar buiten
Als je het materiaal tot in de lucht volgt, wordt afzuiging begrijpelijker. Het doel is emissies dicht bij de bron op te vangen, voordat ze zich door de werkruimte verspreiden.
Bij een gesloten machine stroomt kamerlucht de behuizing in en voert verontreinigingen naar de afvoer. De ventilator heeft vervangende lucht nodig; de prestaties na installatie hangen af van kanalen, bochten en filters. Controleer de luchtstroom volgens de voorgeschreven methode van het systeem. Volg het kanaal ook tot de uitlaat: afgevoerde lucht mag niet door een raam of luchtinlaat terugkomen of andere mensen blootstellen. HSE guidance on local extraction
Een ventilator die door de kamer blaast kan emissies langs je werkbank voeren. Bronafzuiging probeert ze eerder op te vangen. Algemene ventilatie helpt bij luchtverversing, maar toont op zichzelf niet aan dat de machine-emissies worden opgevangen.
Filtratie brengt ons terug bij de kleine deeltjes die de monitor kan missen. Een HEPA-filter kan deeltjes onder 0,3 micrometer vangen; dat bekende getal beschrijft geen gaten waar alles wat kleiner is doorheen glipt. Luchtmoleculen stoten heel kleine deeltjes heen en weer, waardoor ze vaker een filtervezel raken en eraan blijven hangen. Dat is diffusie. Detecteren en vangen zijn verschillende taken: de onderste meetgrens van een sensor bepaalt niet de onderste vanggrens van een filter. EPA on HEPA filters, EPA filtration research
Gassen vragen geschikte gasfiltermedia. Actieve kool houdt sommige gassen door adsorptie vast aan zijn grote interne oppervlak. De capaciteit is eindig, en verschillende stoffen worden verschillend goed vastgehouden. Het medium moet bij de verontreinigingen passen en volgens voorschrift worden vervangen.
Formaldehyde is een reden om verder te kijken dan het woord ‘kool’ op het etiket. Gewone actieve kool werkt daar niet bijzonder goed tegen. Zoek voor HCHO filtermedia met gedocumenteerde prestaties voor dat gas; een dun koolmatje alleen garandeert geen verwijdering. EPA technical guide to air cleaners
Dit telt vooral als een afzuiger lucht terug de kamer in brengt. Alles wat hij niet verwijdert, komt met die lucht terug. Controleer waarvoor het complete systeem is ontworpen en houd het onderhoud bij; de woorden ‘HEPA en kool’ tonen niet aan dat het geschikt is voor een bepaald laser- of printproces. HSE review of recirculating extraction
Lees de grafiek samen met de klus
Bij het multiplex verscheen de hogere HCHO-waarde tijdens het snijden. Begin voor onderzoek naar zo’n verandering met wat er in de kamer gebeurde.
Houd de monitor op een vaste plek waar je werkt. Noteer materiaal, instellingen, begin- en eindtijd en wanneer de behuizing opengaat. Neem bij resin ook wassen en drogen mee. Een monitor in de machine of in een stroom verse lucht beschrijft andere omstandigheden dan een naast de werkbank. Handleiding voor de plaatsing van de monitor
Zoek naar terugkerende tijdspatronen. Een stijging tijdens het snijden is reden om de opvang tijdens bedrijf te controleren; een stijging bij het openen wijst naar de voorafgaande afzuigprocedure. Deze patronen leveren vragen op voor de leverancier. Observeer met afzuiging en andere beschermingsmaatregelen in werking en houd toezicht op een draaiende laser. MIT laser cutter guidance
Ook de betekenis van de getallen telt. Een VOC Index van 100 staat voor de aangeleerde achtergrond van de sensor, niet voor 100 ppb van een bepaald gas. Hij identificeert geen afzonderlijke stoffen en zijn achtergrond past zich aan. Een vertrouwde waarde tijdens langdurige blootstelling bewijst dus niet dat de oorspronkelijke luchtcondities terug zijn. Sensirion's VOC Index explanation
Voor HCHO specificeert Sensirion een typische SFA40-nauwkeurigheid van ±20 ppb of ±20% van de meting, wat het grootst is, voor formaldehyde in verder schone lucht onder vastgelegde testomstandigheden. De multiplexmetingen zijn nuttige waarnemingen, maar stellen geen exacte emissieverhouding tussen de platen vast. SFA40 datasheet, section 1.1
CO₂ geeft ventilatiecontext als mensen de belangrijkste bron zijn, maar oplosmiddel kan verdampen zonder een bijbehorende CO₂-stijging. HSE on CO₂ monitoring
Aura AQ kan dit logboek ondersteunen met kamerwaarden voor PM, VOC Index en CO₂, plus HCHO via de optionele sensor. Gasmengsels identificeren of ultrafijne deeltjes tellen vraagt geschikte instrumenten. Kamerwaarden alleen kunnen niet vaststellen dat de werkplaats veilig is.
Blijf dingen maken
Dit betekent niet dat we thuis moeten stoppen met lasersnijden, laat staan met 3D-printen. Het betekent dat materialen, afzuiging en ventilatie dezelfde aandacht krijgen als de machine. De ruimte moet bij het proces passen, filters vragen onderhoud en de machine moet nog steeds volgens de fabrikant worden gebruikt en bewaakt.
Met het elzenmultiplex kreeg ik een aantrekkelijke prijs en tijdens het snijden een veel hogere HCHO-waarde dan bij de Bambu Lab-platen. Ik weet nog niet genoeg om het verschil te verklaren. Maar voor de volgende aankoop zijn er nuttige vragen naast prijs en houtsoort: wat houdt de lagen bij elkaar, is het bedoeld voor lasersnijden en kan de afzuiging het werk aan?
We denken veel na over de voorwerpen die we maken. De lucht eromheen verdient een deel van die aandacht.