Urządzenie do ciągłego pomiaru jakości powietrza oraz stopnia zapylenia

ZESPÓŁ AUTORSKI:

Sieć Badawcza Łukasiewicz – Krakowski Instytut Technologiczny

• mgr inż. Stanisław Karcz - Kierownik Zespołu
• dr inż. Grzegorz Skrabalak,
• mgr inż. Zbigniew Machynia

CO MOŻNA OSIĄGNĄĆ DZIĘKI WYNALAZKOWI?

Druk 3D z materiałów w postaci proszków daje największą dowolność kształtowania elementów.
Ze względu na skład używanych proszków metalicznych i polimerowych długotrwałe oddziaływanie na pracowników oraz operatorów może prowadzić do niekorzystnego wpływu na zdrowie i życie pracowników.
Opracowany pyłomierz dedykowany jest do proszków wykorzystywanych w procesach druku 3D. Urządzenie może służyć do ostrzegania (w czasie rzeczywistym) o przekroczeniu dozwolonych lub ustalonych progów zapylenia co może wpływać na komfort pracy oraz chronić życie i zdrowie pracowników.

ISTOTA WYNALAZKU

Przedmiotem wynalazku jest laserowe urządzanie (czujnik laserowy) do ciągłego pomiaru zapylenia przy procesach druku 3D, gdzie materiał budulcowy występuje w postaci proszku. Opracowane urządzanie pozwala na określenie w czasie rzeczywistym średnicy oraz masy pojedynczych cząstek oraz sygnalizację ustawionego progu zapylenia. Urządzanie do pomiaru zapylenia zostało skalibrowane do okrągłych cząstek proszków jak np. stali nierdzewnej lub tytanu używanych w procesie druku 3D dla technologii selektywnego spiekania/topienia laserowego (SLS/SLM).
Urządzanie pozwala na poprawę bezpieczeństwa pracowników przy procesach wytwarzana w procesach druku 3D z proszków metalicznych zwierających chrom, nikiel oraz żelazo. Sensor informuje o przekroczeniu zadanego poziomu zapylenia i dzięki temu ostrzega pracowników przed wzrostem zapylenia i koniecznością używania środków ochrony bezpośredniej np. masek pełno- lub pół-twarzowych chroniących drogi oddechowe.
Podstawowym zastosowaniem urządzania jest wczesne ostrzeganie pracowników przed wzrostem zapylenia podczas obsługi i przygotowania procesu druku 3D, w których wykorzystuje się proszki metaliczne lub polimerowe.
Zastosowanie pomiaru optycznego umożliwia pomiar zapylenia w czasie rzeczywistym oraz analizę rozmiaru pojedynczych cząstek. Zastosowanie wyprofilowanego kanału zapewnia niezawodną pracę czujnika zapylenia przy wysokich stężaniach oraz zwiększenie czasu bezawaryjnej pracy.

POTENCJAŁ KOMERCJALIZACYJNY WYNALAZKU

Metody druku 3D, gdzie jako materiał wykorzystywany jest proszek są mniej popularne powszechnie, ale w aplikacjach przemysłowych dużo częściej stosowane, ponieważ technologie proszkowe dają największe możliwości kształtowania wytwarzanych elementów. Obecnie na świecie nie ma regulacji odnośnie poziomów zapylenia wokół drukarek 3D wykorzystujący materiał w formie proszku, lecz powoli są wprowadzane regulacje dotyczące ilości lotnych związków organicznych (VOC) przy druku z filamentu („z żyłki”), co wskazuje, iż przy wzroście popularności danej technologii zwraca się większą uwagę na bezpieczeństwo użytkowania.
Przedstawione urządzanie jest obecnie jedynym czujnikiem zapylenia dedykowanym do proszków wykorzystywanych w procesach proszkowego druku 3D gdzie dokładność wskazań została porównana z referencyjną metodą wagową. Czujnik w zakresie do 20 µm posiada błąd pomiarowy nie przekraczający 1,3%. Czujnik pozwala na analizę pojedynczych cząstek proszku oraz pomiar w czasie rzeczywistym. Parametry czujnika pozwalają zająć mu pozycję miedzy niskokosztowymi czujnikami jakości powietrza, a wyspecjalizowanymi urządzeniami pomiarowymi przy relatywnie niskim koszcie wytworzenia.