L'impression 3D, un empilement de risques ?

Décryptage par Myriam Ricaud de l'INRS et Catherine Wilhelm de la Carsat Rhône-Alpes

Les différents procédés d'impression 3D

La norme NF EN ASTM ISO 52900 et la collection de normes NF EN ISO 17296 – 2 à 4 définissent sept grands procédés :

• L’extrusion de matière (FFF, FDM)
• La photo-polymérisation en cuve (SLA, DLP)
• La fusion sur lit de poudre  (MJF, SLS)
• La projection de liant 
• La stratification en couches 
• La projection de matière  (Polyjet)
• Le dépôt de matière sous énergie concentrée (DED)

Parmi ces procédés, l’extrusion de matière (fil fondu) est la technologie 3D la plus répandue actuellement. Suivent ensuite la photo-polymérisation en cuve (stéréo-lithographie) et la fusion sur lit de poudre.

Outre les matières plastiques, d’autres matériaux peuvent être mis en œuvre dans cette technologie tels que les métaux et les céramiques.

L’identification des risques liés à l'impression 3D

La fabrication additive présente des risques généraux liés à la manutention ou à l’électricité et des risques spécifiques liés aux processus et aux produits mis en œuvre ou émis (produits de dégradation). L’ensemble des risques doit faire l’objet d’une évaluation (DU : document unique), conduisant à la mise en place de mesures tant techniques qu’organisationnelles.

L’identification des risques liés aux différents produits passe par l’inventaire, à toutes les étapes du procédé, de tous les produits entrants, sortants et émis. Les propriétés physico-chimiques et les dangers de ces produits doivent être identifiés à l’aide des sources d’information disponibles : fiches de données de sécurité, fiches toxicologiques…

Les produits mis en œuvre sont divers et variés : les fils plastiques (composés de polymères tels que l’ABS, le PLA, le PET, le PC, couplés à différents additifs tels que des pigments, stabilisants thermiques, charges, ignifugeants, etc.) ; les résines liquides constituées principalement de monomères ou de pré-polymères dissous dans des solvants organiques ; les poudres plastiques et les liants.

Sous l’effet de la température les matières plastiques se dégradent formant des Composés Organiques Volatiles (COV) et des particules de très fines granulométries nommées particules ultrafines (PUF). L’ABS dégage, par exemple, du styrène et du formaldéhyde qui peuvent avoir des effets cancérogènes.

Les produits de dégradation sont majoritairement inflammables. Si leur concentration est suffisante, en l’absence de ventilation, ils sont susceptibles de s’enflammer.

Des produits de finition sont également utilisés, de même divers produits sont employés pour l’entretien, le nettoyage ou la maintenance (acétone, isopropanol…).

La prévention des risques liés à l'impression 3D

Substitution

Substituer, si c’est techniquement possible les produits les plus dangereux. Par exemple remplacer un solvant de nettoyage inflammable par un qui ne l’est pas (remplacer l’acétone par des hydrocarbures désaromatisés ou des éthers de glycol) et substituer des solvants de finition (remplacer l’isopropanol par des éthers de glycol ou des acétates d’éther de glycol non reprotoxiques).

Circuit fermé

Travailler autant que possible en vase clos sur l’ensemble des étapes (manipulation des poudres, manipulation des résines, fabrication, finition, nettoyage…). Lors de l’acquisition d’une nouvelle imprimante 3D, privilégier celle disposant d’un capotage assurant l’étanchéité de la zone de fabrication afin d’éviter de mettre les produits en contact avec l’atmosphère. Certaines machines sont par exemple équipées d’une boîte à gants et d’un système de nettoyage intérieur, à ajouter dans les exigences du cahier des charges.

Captage à la source

Les locaux dans lesquels sont utilisées les imprimantes 3D sont considérés comme des locaux à pollution spécifique. Dans les situations où le travail en vase clos n’est pas techniquement possible, l’emploi d’un dispositif d’aspiration avec captage au plus près de la source d’émission est nécessaire. L’air pollué doit être rejeté à l’extérieur, après traitement le cas échéant. Le dispositif de captage et le matériel associé doit être en adéquation avec le produit et le zonage ATEX le cas échéant.

Ventilation générale

En complément des systèmes de captage localisé, une ventilation générale doit être installée afin de fournir aux locaux de l’air neuf et de diluer les polluants résiduels. Le débit de compensation en air neuf doit prendre en compte le débit de la ventilation générale ainsi que les débits des différents systèmes de captage. L’air neuf ne doit, en aucun cas, provenir d’un local à pollution spécifique.

Mesures organisationnelles

Séparer les activités polluantes des activités non polluantes. En complément, l’accès aux locaux de fabrication additive doit être limité aux personnes autorisées. Une maintenance préventive sur les machines conformément à la notice d’entretien du fabricant permet de garantir l’efficacité des systèmes de protection mis en place.

Equipements de protection individuelle (EPI)

En complément des mesures de protection collective, qui sont à privilégier, des EPI peuvent être utilisés. Il s’agit principalement de gants étanches aux poudres et aux solvants utilisés, tels que les gants en nitrile, d’appareils de protection respiratoire filtrants équipés de filtres anti-aérosols de classe P2 ou P3, selon la nature des poudres, combinés le cas échéant à des filtres anti-gaz ainsi que de chaussures de sécurité antistatiques.

Formation et information

Les salariés sont informés sur les risques liés aux procédés d'impression 3D mis en œuvre dans l’entreprise et les dangers des produits utilisés ou émis. Ils doivent être formés à l’utilisation des moyens de protection collective et individuelle.