生产生物结构时会用到很多材料。这些材料包括钛合金粉末、羟基磷灰石陶瓷粉末,还有明胶、胶原、海藻酸盐这些生物墨水。打印过程中,这些材料会产生大量细小的粉尘和烟气。
这些粉尘非常小,很多是纳米级别的颗粒,肉眼看不到。操作人员如果吸入这些粉尘,它们会进入肺部深处,甚至通过肺泡进入血液。长期暴露在这样的环境里,可能引起咳嗽、哮喘、慢性支气管炎,严重的话还可能损伤神经系统或者引发DNA变异。另外,有些生物墨水在加热时会释放出挥发性有机物,有刺激性气味,对眼睛和呼吸道也有伤害。
工人需要清理粉末、取出打印好的零件,这时高浓度粉尘会一下子释放出来,整个车间都被污染。再加上生物结构打印往往需要无菌环境,但粉尘本身可能携带细菌或者成为细菌的载体,增加了交叉污染的风险。很多工厂里有多台3D打印机同时运行,每台都会产生粉尘,如果不处理,车间里的空气质量会越来越差。
净化技术核心方案:
●多级过滤系统:
初效金属网对拦截大颗粒→HEPT滤筒(PTFE覆膜)捕集0.3微米颗粒(效率99.97%)→活性炭吸附有害气体;
●性能再生技术:
脉冲反吹技术维持滤筒低压差(≤1500Pa),寿命达800-6000小时。
●烟尘源头捕集与整体治理:
柔性吸气臂:在10cm内形成负压风场,捕捉效率>95%;
热压顶吸罩:利用烟尘热上升的特性,使用漏斗形设计集中捕捉较少扩散;
化学活性吸附:活性炭天机分子筛氧化剂,针对性去除异味及有机气体;
数字孪生车间风场整体治理:依据工况与车间整体生产环境进行整体CFD设计使车间内形成整体治理风场,并降低30%新风能耗;
关键设计参数与标准:
捕集风速集气罩控制点≥0.6m/s,局部吸气速度30~50m/s
车间浓度限值:
铬<0.05mg/m3,镍(难溶)<1mg/m3,,镍(可溶)<0.5mg/m3,,锰<0.05mg/m3,,PM2.5<0.05mg/m3.GBZ2.1标准;
推荐方案:

凯森针对现有技术存在的问题,研发了一种增材制造过滤系统及其控制方法,该系统可长时间、系统化的烟尘过滤,减少停机更换滤芯的风险。同时大部分增材制造技术的原材料粉末,由于粉末颗粒细小,在生产操作过程中,必然会出现粉末的对外扩散,且细小粉末容易通过呼吸或皮肤直接进入人体,造成一定的伤害。如果设备操作人员长时间暴露在具有粉尘的环境中,将会造成极大的健康问题。对于具有多台增材制造设备的工厂,凯森亦可配备车间的粉尘过滤系统,使得操作人员处于一个洁净环境中,防止增材制造过程中原材料粉末对人体健康的危害,降低烟尘、粉尘过滤中的操作风险,提高了安全防护与工作效率。