Hyppää pääsisältöön

Sähkökatkoihin varautuminen yliopistossa

3D-tulostus. Kuva Antti Aloinen.

3D-tulostusta. Kuva: Antti Alonen.

FM Antti Väisänen, väitös 27.1.2023: Muovien 3D-tulostustekniikoiden käyttö ei ole riskitöntä – turvallisuuteen kiinnitettävä huomiota töissä ja kotona

Ympäristöterveyden alaan kuuluva väitöskirja tarkastetaan luonnontieteiden, metsätieteiden ja tekniikan tiedekunnassa, Kuopion kampuksella. Tilaisuutta voi seurata myös verkossa.

Mikä on väitöstutkimuksesi aihe? Miksi aihepiiriä on tärkeää tutkia?

Väitöstyössä tutkittiin kemikaalien ja hiukkasmuotoisten altisteiden syntymistä ja esiintymistä erilaisissa muovien 3D-tulostustöissä, sekä altistumista niille. Muovien 3D-tulostuksessa käytetään tavallisesti lämpömuovattavia muoveja, tai valokovettuvia muoviseoksia. Molempiin muovityyppeihin liittyy omanlaatuisia altistusriskejä. Lisäksi eri 3D-tulostustekniikoiden käyttöön liittyy erilaisia altistukseen vaikuttavia yksityiskohtia, kuten välttämättömiä esi- tai jälkikäsittelyprosesseja.

Aihepiiri on maailmanlaajuisesti vasta rajallisesti tutkittu, vaikka 3D-tulostustekniikat ovat yleistyneet ja kehittyneet valtavasti 2010-luvun taitteesta alkaen. 3D-tulostimien kanssa työskentelevien ihmisten määrä on sitä myötä kasvanut suuresti.

Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tulokset tai havainnot?

Työn tulosten tärkeintä antia oli altisteiden tunnistaminen ja niiden esiintyvyyden ymmärtäminen. Kaikkien 3D-tulostustekniikoiden käytössä esiintyi kemiallisia tai hiukkasmuotoisia altisteita, useimmiten molempia yhtäaikaisesti. Kemikaalit olivat joko lämpöhajoamistuotteita (lämpöön perustuvat 3D-tulostustekniikat) tai spontaanisti vapautuvia herkästi haihtuvia yhdisteitä (valokovetukseen perustuvat 3D-tulostustekniikat). Käytetty muovimateriaali määräsi päästöjen kemiallisen koostumuksen.

Kemiallisten yhdisteiden agglomeraatio, sekä muovin lämpökäsittely, muodosti nanokokoisia hiukkasia 3D-tulostuksen aikana. 3D-tulostusprosesseja suurempia kemikaali- ja muovipölypitoisuuksia esiintyi esi- ja jälkikäsittelyissä, jotka ovat edelleen käsin suoritettavia prosesseja. Näin ollen jokaiseen 3D-tulostustyön vaiheeseen liittyy altistusriskejä, mutta niitä voidaan hallita.

Miten väitöstutkimuksesi tuloksia voidaan hyödyntää käytännössä?

Työn tuloksia voidaan hyödyntää työpaikoilla kemikaali- ja hiukkasaltistusten arvioinnissa, työn ja työympäristön suunnittelussa, sekä parhaimmillaan 3D-tulostimien tekniikan kehittämisessä – kuitenkin paras tapa ehkäistä altistumista on altisteiden syntymisen ehkäisy. Toisin sanoin, tuloksia voidaan käyttää 3D-tulostustöiden turvallisuuden kehittämiseen kaikilla asteilla, sekä esimerkiksi työterveydessä altistumisen arvioinnin työkaluna. Toivottavasti myös ei-ammatilliset tekijät voivat saada aineistosta ideoita turvalliseen 3D-tulostamiseen esimerkiksi kotiympäristöissä altisteiden tunnistamisen ja esiintyvyyden tuntemisen kautta.

Mitkä ovat väitöstutkimuksesi keskeiset tutkimusmenetelmät ja -aineistot?

Savonia-ammattikorkeakoulun 3D-tulostuslaboratorio oli tärkeä yhteistyökumppani läpi väitöstutkimustyön, ja väitöskirjan teko saikin alkusysäyksen Savonian LIVA ja 3DTIK -hankkeiden aikana, joissa väittelijä toimi projektityöntekijänä. Työn aineisto kerättiin laboratorio-, toimisto- ja teollisista ympäristöistä eri puolilta Suomea, jolloin erilaiset tuotanto- ja käyttöympäristöt sekä 3D-tulostustekniikat pääsivät edustetuiksi. Työssä hyödynnettiin laajasti Itä-Suomen yliopiston ympäristö- ja biotieteiden laitoksen hiukkas- ja kemikaalialtisteiden mittauslaitteistoa, joihin kuuluivat muun muassa nanohiukkasmittalaitteet, ja kemikaalien kaasu- ja nestekromatografit.

Liittyykö väitöstutkimukseesi jotain muuta keskeistä, josta haluat kertoa tiedotteessa?

Tutkimusryhmämme on suunnittelemassa Työterveyslaitoksen kanssa jatkohanketta, jossa tutkitaan metallimateriaalien 3D-tulostamisen työhygieniaa ja käyttäjäturvallisuutta.

FM Antti Väisäsen ympäristöterveyden alaan kuuluva väitöskirja Chemical and particulate contaminants produced in additive manufacturing (3D printing) of plastics (Kemikaali- ja hiukkasaltisteet muovien 3D-tulostustöissä) tarkastetaan luonnontieteiden, metsätieteiden ja tekniikan tiedekunnassa, Kuopion kampuksella. Vastaväittäjänä toimii vanhempi asiantuntija Katri Suuronen, Työterveyslaitos, ja kustoksena yliopistonlehtori Marko Hyttinen, Itä-Suomen yliopisto. Tilaisuuden kieli on suomi.

Lisätietoja:

Antti Väisänen, antti.vaisanen@uef.fi

Kuvassa: 

3D-tulostuksen käyttö on yleistynyt monilla aloilla muun muassa toimitusketjujen haasteista johtuen. Viime vuosina yksi yleisimmistä käyttökohteista maailmalla on ollut koronan testipuikkojen valmistus. Valokovetusmenetelmä  eli nesteen fotopolymerisointi on yksi yleisimmistä 3D-tulostusmenetelmistä niiden valmistuksessa. Suomessa sairaalat eivät ole 3D-tulostuksessa yhtä pitkällä kun muualla maailmassa. Kuva: Antti Alonen.