PETG-Dämpfe im 3D-Druck: Giftig oder Unbedenklich?

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Beim 3D-Druck mit PETG-Filament stellt sich oft die Frage nach der Sicherheit und der Freisetzung von schädlichen Dämpfen und Partikeln. Dieses Thema ist sowohl für Hobby- als auch für Profianwender von großer Bedeutung, da die Gesundheitsrisiken, die von 3D-Druckermaterialien ausgehen können, ein großes Problem darstellen.

In der wissenschaftlichen Gemeinschaft gibt es unterschiedliche Meinungen darüber, ob PETG-Filamente während des Druckvorgangs giftige Dämpfe freisetzen. Einige Studien deuten darauf hin, dass PETG ein relativ sicheres Material ist und keine bekannten giftigen Stoffe freisetzt, während andere Untersuchungen darauf hinweisen, dass ultrafeine Partikel (UFP) und flüchtige organische Verbindungen (VOC) freigesetzt werden, wenn auch in geringen Konzentrationen.

In diesem Artikel werfen wir einen detaillierten Blick auf die aktuelle Forschung, vergleichen PETG mit anderen Filamenten und erörtern mögliche Sicherheitsmaßnahmen, um ein umfassendes Verständnis für die Sicherheit und Risiken des 3D-Drucks mit PETG zu vermitteln.

Was ist PETG?

PETG, kurz für Polyethylenterephthalat-Glykol, ist ein beliebtes Filament für den 3D-Druck, das für seine Vielseitigkeit und Stärke bekannt ist. Es ist eine Variante von PET (das gleiche Material, das auch in Plastikflaschen verwendet wird), die jedoch mit Glykol modifiziert wurde, um die Druckbarkeit und Haltbarkeit zu verbessern.

PETG schafft ein Gleichgewicht zwischen der einfachen Druckbarkeit von PLA und der Festigkeit und Temperaturbeständigkeit von ABS. Es ist bekannt für seine Klarheit, geringe Schrumpfung und chemische Beständigkeit, was es zur ersten Wahl für eine Vielzahl von Druckprojekten macht, von funktionalen Teilen bis hin zu künstlerischen Kreationen und sogar für den Außeneinsatz.

Diese Eigenschaften von PETG zu verstehen, ist wichtig, wenn wir uns mit den Diskussionen über die Sicherheits- und Emissionsmerkmale von PETG beim 3D-Druck beschäftigen. Denn manchmal ist es keine Option, auf PLA umzusteigen.

Forschungsergebnisse über die Sicherheit von PETG

Die Sicherheit von PETG bei der Verwendung im 3D-Druck ist Gegenstand unterschiedlicher Forschungsergebnisse. Eine Studie von K. Szykiedans, W. Credo und D. Osinski aus dem Jahr 2017 zeigt, dass PETG-Filament während des Druckvorgangs keine bekannten giftigen Stoffe freisetzt. Dieses Ergebnis deutet darauf hin, dass PETG im Vergleich zu einigen anderen 3D-Druckmaterialien wie ABS eine sicherere Alternative sein könnte.

Andere Untersuchungen zeigen jedoch ein differenzierteres Bild. In einer Studie von Šárka Bernatíková und Kollegen aus dem Jahr 2021 wurde festgestellt, dass beim Drucken mit PETG ultrafeine Partikel (UFP) und flüchtige organische Verbindungen (VOC) freigesetzt werden, wenn auch in sehr geringen Konzentrationen. Diese Emissionen sind zwar nicht unmittelbar gefährlich, könnten aber langfristig ein Gesundheitsrisiko darstellen, vor allem in schlecht belüfteten Umgebungen.

Eine Studie von S. Wojtyła, P. Klama und T. Baran aus dem Jahr 2017 untersuchte die Freisetzung von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) aus PET-Filament, einem nahen Verwandten von PETG, und stellte fest, dass der geschmolzene Kunststoff 0,50 mol/h freisetzt. Diese Daten zeigen, wie wichtig es ist, die VOC-Emissionen im Zusammenhang mit dem 3D-Druck zu berücksichtigen, auch wenn die Emissionswerte von PETG im Vergleich zu anderen Materialien relativ niedrig sind.

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass PETG zwar einige ultrafeine Partikel und flüchtige organische Verbindungen während des Drucks freisetzt, diese Emissionen aber im Allgemeinen geringer sind als die von Materialien wie ABS. Das macht PETG zu einer vergleichsweise sicheren Option, obwohl es immer noch wichtig ist, während des Drucks für eine gute Belüftung zu sorgen, um mögliche Risiken zu minimieren.

Was sind flüchtige organische Verbindungen (VOCs)?

Flüchtige organische Verbindungen (Volatile Organic Compounds, VOC) sind eine Gruppe von Chemikalien, die bei Raumtemperatur verdampfen und häufig in den Emissionen verschiedener Herstellungsprozesse, einschließlich des 3D-Drucks, enthalten sind.

Diese Verbindungen können verschiedene Chemikalien enthalten, von denen einige kurz- und sogar langfristig gesundheitsschädliche Auswirkungen haben können. Diese VOCs sind dafür bekannt, dass sie zur Luftverschmutzung in Innenräumen beitragen können. PETG hat im Vergleich zu anderen Filamenten einen hohen Dampfdruck, was die VOC-Emissionen während des Erhitzungsprozesses beim 3D-Druck beeinflusst.

Beim 3D-Druck werden VOCs freigesetzt, wenn die Filamente während des Druckvorgangs erhitzt werden. Die Höhe und Toxizität der VOC-Emissionen kann je nach Art des verwendeten Filaments stark variieren, wobei einige Materialien wie ABS für höhere VOC-Emissionen bekannt sind als andere wie PETG.

Was sind ultrafeine Partikel (UFP)?

Ultrafeine Partikel (UFP) sind winzige feste Teilchen mit einem Durchmesser von weniger als 100 Nanometern. Beim 3D-Druck entstehen diese Partikel, wenn Filamente erhitzt und bei hohen Temperaturen durch die Düse des Druckers extrudiert werden.

Aufgrund ihrer unglaublich geringen Größe können UFPs leicht eingeatmet werden und möglicherweise tief in die Lunge und sogar in den Blutkreislauf eindringen.

Zwar geben alle 3D-Druckmaterialien ein gewisses Maß an UFP ab, aber die Konzentration und die möglichen Gesundheitsrisiken sind unterschiedlich. Materialien wie ABS setzen tendenziell mehr UFPs frei als andere wie PLA oder PETG. Die Kenntnis der UFP-Emissionen ist wichtig, um die allgemeine Sicherheit der verschiedenen 3D-Druck-Filamente zu beurteilen und geeignete Sicherheitsmaßnahmen, wie etwa eine effektive Belüftung, zu ergreifen.

Mögliche Gesundheitsrisiken durch ultrafeine Partikel und VOCs

Die potenziellen Gesundheitsrisiken, die mit der Exposition gegenüber ultrafeinen Partikeln und flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) beim 3D-Druck verbunden sind, geben zunehmend Anlass zur Sorge.

Ultrafeine Partikel können aufgrund ihrer winzigen Größe tief in die Lunge eindringen und sogar in den Blutkreislauf gelangen. Eine längere oder wiederholte Exposition gegenüber hohen UFPs-Konzentrationen kann zu Atemwegs- und Herz-Kreislauf-Problemen führen und in manchen Fällen bereits bestehende Erkrankungen wie Asthma verschlimmern.

Die gesundheitlichen Auswirkungen können je nach Konzentration und Dauer der Exposition von einer leichten Reizung der Atemwege bis hin zu schwerwiegenderen Folgen reichen.

Auch die beim 3D-Druck freigesetzten flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) können die Luftqualität in Innenräumen beeinträchtigen und ein Gesundheitsrisiko darstellen. Kurzfristige Exposition gegenüber bestimmten VOCs kann zu Kopfschmerzen, Schwindel, Augen-, Nasen- und Rachenreizungen führen.

Langfristige Exposition, insbesondere bei höheren Konzentrationen, wird mit ernsthafteren Gesundheitsproblemen in Verbindung gebracht, darunter Leber- und Nierenschäden, Probleme mit dem zentralen Nervensystem und sogar bestimmte Krebsarten. Das Risiko ist besonders groß in schlecht belüfteten Räumen, in denen sich diese Emissionen ansammeln können.

Es ist wichtig zu wissen, dass Materialien wie PETG im Vergleich zu anderen Filamenten wie ABS zwar weniger UFPs und VOCs freisetzen, das Risiko einer Exposition aber nicht völlig ausgeschlossen ist, auch wenn es sehr gering ist.

Deshalb sollten sich die Nutzer dieser potenziellen Gesundheitsgefahren bewusst sein und geeignete Maßnahmen ergreifen, um die Exposition zu minimieren, vor allem in Umgebungen, in denen 3D-Drucker häufig oder über längere Zeiträume hinweg verwendet werden.

Vergleich mit anderen Filamenten

Bei der Bewertung der Sicherheit von PETG, insbesondere in Bezug auf seine Rauchemissionen, ist es aufschlussreich, es mit anderen häufig verwendeten 3D-Druck-Filamenten zu vergleichen. ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol), ein beliebtes Filament, das für seine Stärke und Hitzebeständigkeit bekannt ist, emittiert nachweislich mehr VOCs.

Eine Studie von Wojciech Wojnowski et al. aus dem Jahr 2022 unterstreicht diesen Unterschied und zeigt, dass die Emissionswerte von PETG deutlich niedriger sind als die von ABS. Das macht PETG zu einer attraktiveren Option für alle, die sich Sorgen um die Luftqualität in Innenräumen und gesundheitliche Probleme im Zusammenhang mit 3D-Druckdämpfen machen.

Aber nicht nur ABS ist im Vergleich zu PETG günstig. Auch PLA (Polymilchsäure), das oft als umweltfreundlich und geruchsarm angepriesen wird, setzt beim Drucken ultrafeine Partikel frei, die aber im Allgemeinen als weniger schädlich gelten als die Emissionen von ABS. Die Tatsache, dass PETG ein geringeres Emissionsprofil als ABS hat und gleichzeitig bessere mechanische Eigenschaften als PLA aufweist, macht es zu einem einzigartigen Filament.

Es ist jedoch wichtig zu wissen, dass PETG im Vergleich zu einigen anderen Filamenten zwar geringere Emissionen aufweist, aber nicht völlig emissionsfrei ist. Unabhängig vom verwendeten Filament werden verantwortungsbewusste Druckpraktiken empfohlen, wie z. B. eine angemessene Belüftung und möglicherweise die Verwendung von Luftfiltersystemen.

Sicherheitsmaßnahmen für das Drucken mit PETG-Filament

Auch wenn PETG im Vergleich zu anderen Filamenten als sicherer gilt, können Vorsichtsmaßnahmen das Risiko gesundheitlicher Schäden erheblich verringern, vor allem in Umgebungen, in denen 3D-Drucker häufig benutzt werden.

Im Folgenden findest du eine Liste mit empfohlenen Sicherheitsmaßnahmen, um dich vor PETG-Dämpfen zu schützen. Sei dir bewusst, dass diese Liste ziemlich umfangreich ist und in den meisten Fällen „Overkill“. Im nächsten Kapitel zeige ich dir meine best practices.

1. Ausreichende Belüftung: Sorge dafür, dass dein 3D-Druckbereich gut belüftet ist. Öffne die Fenster oder benutze einen Abluftventilator, um die freigesetzten UFPs und VOCs zu verteilen.
2. Verwendung von Gehäusen: Wenn du deinen 3D-Drucker mit einem Gehäuse versiehst, kannst du die Emissionen eindämmen und vom Benutzer wegleiten, sodass er weniger schädlichen Partikeln und giftigen Gasen ausgesetzt ist.
3. Luftfiltersysteme: Installiere Luftreiniger oder Filtersysteme, die ultrafeine Partikel, flüchtige organische Verbindungen und andere schädliche Chemikalien auffangen. HEPA-Filter sind besonders effektiv beim Auffangen von UFP.
4. Begrenzung der Exposition: Verringere die Zeit, die du während des Betriebs in der Nähe des Druckers verbringst, besonders bei langen Druckaufträgen, um die direkte Exposition gegenüber Emissionen zu minimieren.
5. Persönliche Schutzausrüstung (PSA): In Umgebungen, in denen viel gedruckt wird, solltest du das Tragen von persönlicher Schutzausrüstung (PSA) in Erwägung ziehen, z. B. Atemschutzmasken, die Feinstaub herausfiltern können.
6. Regelmäßige Überwachung der Luftqualität: Verwende Luftqualitätsmonitore, um die VOC- und Feinstaubwerte im Druckbereich zu überprüfen und sicherzustellen, dass sie innerhalb sicherer Grenzen liegen.
7. Richtige Wartung des Druckers: Eine regelmäßige Wartung deines 3D-Druckers kann das Risiko übermäßiger Emissionen verringern. Dazu gehört, dass du die Nozzle reinigst und sicherstellst, dass der Drucker bei optimalen Temperaturen arbeitet.
8. Hochwertige Filamente: Entscheide dich für qualitativ hochwertige PETG-Filamente von renommierten Herstellern, da diese mit größerer Wahrscheinlichkeit eine gleichmäßige Zusammensetzung aufweisen und weniger Schadstoffe freisetzen.
9. Benutzer aufklären: Wenn du in einem gemeinsam genutzten Raum wie einer Werkstatt oder Schule arbeitest, solltest du alle Nutzer über die möglichen Risiken und die Bedeutung von Sicherheitsmaßnahmen beim Drucken mit PETG aufklären.
10. Herstellerrichtlinien befolgen: Halte dich an die Richtlinien des Herstellers für die optimale Drucktemperatur für PETG, da zu hohe Temperaturen die Emission von Schadstoffen erhöhen können.

Best Practices für den sicheren PETG 3D-Druck

Die obige Liste der Sicherheitsvorkehrungen scheint etwas lang und für die meisten Nutzer sind einige Sicherheitsmaßnahmen unnötig. Ich persönlich befolge eine Reihe von Maßnahmen, die für die meisten Nutzer einen ausreichenden Schutz vor den potenziellen Gefahren von 3D-Druck-Emissionen bieten:

1. Hochwertiges Filament verwenden: Zunächst einmal lege ich Wert darauf, hochwertiges PETG-Filament zu verwenden. Das ist wichtig, weil hochwertige Filamente eher eine gleichmäßige Zusammensetzung haben und daher beim Drucken weniger Schadstoffe freisetzen. Minderwertige Filamente können Verunreinigungen enthalten, die das Risiko giftiger Dämpfe erhöhen. Mein Favorit ist PETG von SUNLU*.
2. Drucke in einem freien Raum: Ich drucke in einem Raum, in dem ich mich während des Druckvorgangs nicht aufhalte. Das minimiert meine direkte Exposition gegenüber UFPs oder VOCs, die freigesetzt werden könnten. Das ist eine einfache, aber wirksame Methode, um das Einatmen von potenziell schädlichen Partikeln zu reduzieren.
3. Richtig belüfteter Raum: Nach jedem Druckvorgang sorge ich für eine gründliche Belüftung des Raums. Wenn du Fenster und Türen öffnest, damit die frische Luft zirkulieren kann, werden alle Restpartikel und Gase entfernt. Dieser Schritt ist wichtig, um eine sichere Umgebung nach dem Drucken zu erhalten. Auch das Drucken in kühlerer Luft kann dazu beitragen, die Ausbreitung von flüchtigen organischen Verbindungen zu verringern, da niedrigere Temperaturen den Verdampfungsprozess verlangsamen können.

Für die meisten Benutzer sind diese Maßnahmen ausreichend, um sicher mit PETG zu drucken. Personen mit vorbestehenden Atemwegserkrankungen wie Asthma oder Personen, die besonders empfindlich auf die Luftqualität reagieren, sollten jedoch zusätzliche Vorsichtsmaßnahmen ergreifen. Für diese Personen ist es ratsam, einen Arzt zu konsultieren, bevor sie mit dem 3D-Drucken beginnen.

FAQ – Häufig gestellte Fragen

Enthalten PETG-Dämpfe schädliche Chemikalien?

PETG-Dämpfe können giftige Chemikalien enthalten, allerdings in viel geringeren Mengen als bei Materialien wie ABS. Einige dieser Verbindungen können zwar schädlich sein, aber der Grad der Toxizität wird im Allgemeinen als geringer angesehen, insbesondere im Vergleich zu anderen gängigen 3D-Druck-Filamenten.

Kann ich mit PETG-Filament sicher in Innenräumen drucken?

Ja, PETG-Filament kann sicher in Innenräumen gedruckt werden, vorausgesetzt, es gibt eine ausreichende Belüftung. Es ist wichtig, für einen gut belüfteten Raum zu sorgen, um die Ansammlung von freigesetzten Partikeln oder Gasen zu minimieren.

Ist es sicher, PETG im Schlafzimmer zu drucken?

Es wird nicht empfohlen, PETG in einem Schlafzimmer zu drucken, vor allem wenn der Raum während oder unmittelbar nach dem Druck zum Schlafen genutzt wird. Obwohl die Emissionen von PETG geringer sind als bei vielen anderen Filamenten, ist es am besten, in einem separaten, gut belüfteten Bereich zu drucken, um eine längere Exposition gegenüber Emissionen zu vermeiden. Da PETG aus Kunststoff besteht, kann es, wie andere Filamente auch, zu einer ernsthaften Brandgefahr werden, wenn der 3D-Drucker unbeaufsichtigt bleibt oder unter unsicheren Bedingungen betrieben wird.

Brauche ich eine Belüftung für die potenziell giftigen Dämpfe, die von PETG ausgehen?

Ja, Belüftung ist wichtig, wenn du mit PETG druckst. Auch wenn die Giftigkeit der PETG-Emissionen relativ gering ist, trägt eine gute Belüftung dazu bei, dass UFPs und VOCs verteilt werden, um eine gute Luftqualität zu erhalten und mögliche Risiken zu verringern.

Ist PETG giftiger als PLA?

PETG wird im Allgemeinen als etwas wahrscheinlicher angesehen, VOCs und UFPs zu emittieren, als PLA, das als eines der sichereren Filamente in Bezug auf Emissionen bekannt ist. Die Gesamttoxizität von PETG ist jedoch immer noch relativ gering, vor allem im Vergleich zu anderen Filamenten.

Ist ABS giftiger als PETG?

Ja, ABS ist in der Regel giftiger als PETG. ABS emittiert beim Erhitzen höhere Mengen an VOCs und UFPs und ist daher im Hinblick auf die Luftqualität in Innenräumen und mögliche Gesundheitsrisiken bedenklicher. PETG wird wegen seines niedrigeren Emissionsprofils oft gegenüber ABS bevorzugt.

Fazit: Giftige Dämpfe aus PETG

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass PETG ein geniales Filament im Bereich des 3D-Drucks ist, da es eine Mischung aus Vielseitigkeit, Haltbarkeit und relativer Sicherheit bietet. Es stößt zwar schädliche Dämpfe aus, aber diese Emissionen von UFPs und VOCs sind im Vergleich zu einigen anderen beliebten Druckmaterialien wie ABS deutlich geringer. Das macht PETG zu einer bevorzugten Option für alle, die sich Sorgen um die Luftqualität in Innenräumen und die Gesundheitsrisiken beim 3D-Druck machen.

Allerdings ist es wichtig, sich beim PETG-Druck über mögliche Gesundheitsrisiken und die notwendigen Sicherheitsvorkehrungen im Klaren zu sein. Für die meisten Nutzer ist es ausreichend, hochwertiges PETG-Filament zu verwenden, in einem gut belüfteten Raum zu drucken und für eine gründliche Belüftung nach dem Druck zu sorgen, um die Risiken zu minimieren.

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