Une démarche de maîtrise des risques au Fablab du Technicentre de Saint-Pierre des Corps
Les avantages de la Fabrication additive, ou impression 3D, sont nombreux. Son usage est en pleine expansion, notamment dans l’industrie ferroviaire, où elle permet d’optimiser la maintenance des équipements. L’un des intérêts majeurs de ce procédé de fabrication est la production de pièces complexes à la demande, en petite série, ce qui offre une meilleure gestion des stocks. La large gamme de matériaux imprimables et la montée en performance des machines en font une technologie de plus en plus compétitive.
Cependant, comme toute nouvelle technologie, son développement s’accompagne de l’émergence de nouveaux risques lors de son utilisation. Du fait de sa relative jeunesse, ces risques demeurent encore peu connus et nécessitent des études spécifiques afin de les évaluer et d’identifier les mesures de prévention à mettre en œuvre.
Aujourd’hui, on recense 7 procédés relevant de cette technologie, qui ont pour point commun de réaliser une pièce par un empilement de couches de matière successives. Ils mettent en œuvre de nombreux types de matériaux, des polymères, des métaux sous forme de poudres métalliques, des matériaux composites, ce qui génère des risques différents en fonction de chacun de ces produits et procédés.
L’un des principaux risques à prendre en compte est le risque chimique. Les poudres et les liants utilisés contenant en effet de nombreux additifs chimiques, qui, lors du processus de chauffe, peuvent émettre des vapeurs et composés gazeux (Composés organiques volatils, monoxyde de carbone….) ainsi que des particules fines voire ultrafines.
La FABLAB du Technicentre de Saint Pierre des Corps a décidé de faire appel à l’AEF afin d’initier une démarche d’évaluation des risques d’exposition au poste de travail de son procédé de fabrication additive. La FABLAB met en œuvre des imprimantes utilisant la technique du dépôt de film ou FDM (Fused Deposition Modeling) avec des matériaux plastiques du type PLA (acide polyactique), PVA (Alcool Polyvinylique) et BREAKAWAY (Polyuréthane thermoplastique et acide polylactique).
Dans un premier temps, une étude de dé-formulation de plusieurs types des matériaux mis en œuvre a été réalisée à l’aide de plusieurs méthodes analytiques (Spectroscopie Infra Rouge à Transformée de Fourier, Microscopie Electronique à Balayage…) afin de mieux connaître leur composition chimique. Ensuite, les composés organiques volatils (COV) émis en portant les échantillons à la température de mise en œuvre ont été analysés par Chromatographie en Phase Gazeuse couplé à la Spectrométrie de masse (GC-MS).
Tableau 1 : Exemple de chromatogramme et de résultats d’analyse par GC-MS d’un échantillon de type polyuréthane lors d’un programme de chauffe correspondant au procédé d’impression 3D
Dans le cas d’un échantillon de type polyuréthane soumis à des conditions proches de celles de l’impression 3D, on observe (Tableau 1) ainsi majoritairement le relargage d’Hydroxotoluène butylé (BHT), du tétrahydrofurane, de la cyclopentanone et de la 1,6-dioxacyclododécane-7,12-dione qui sont des composés couramment employés comme solvant, inhibiteur radicalaire ou sous-produits de réactions dans l’industrie des polymères.
Ces résultats seront alors utilisés afin de pouvoir finaliser la démarche d’évaluation des risques au poste de travail, que ce soit pendant la phase d’impression, mais également lors de la phase de traitement après impression. Ils permettront de valider la mise en place des moyens de prévention adaptés, en particulier des dispositifs d’aspiration des poussières et des gaz et de réaliser les mesures réglementaires visant à s’assurer que les Valeurs Limites d’Exposition Professionnelles (VLEP) sont respectées.
Toute cette démarche permettra ainsi de démontrer que les procédés sont mis en œuvre avec une maîtrise des risques suffisante pour assurer la sécurité des opérateurs.
