Mesure des émissions de polluants lors de la fabrication additive métallique : étude de la fusion sur lit de poudre d’un alliage d’aluminium

L'exposition professionnelle lors de la fabrication additive métallique (Laser Powder Bed Fusion) pour un alliage d'aluminium (AlSi10Mg) a été évaluée. Les aérosols de fond avant la fabrication, le tamisage de la poudre, le chargement de la machine, la fabrication, le déchargement de la machine, le déballage de la poudre et le nettoyage de la machine ont été analysés. Des mesures ont été effectuées simultanément à la source, en champ proche et sur l'opérateur pendant cinq cycles de fabrication. Des appareils de mesure des aérosols et des techniques physico-chimiques ont été utilisés pour déterminer le nombre de particules ou la concentration massique (DiSCmini, compteur de particules à noyau et cassette d'échantillonnage), la distribution granulométrique (NanoScan, détecteur optique de particules et impacteur), ainsi que la forme / taille et les compositions chimiques des particules inhalables (diffraction laser, spectroscopie plasma à couplage inductif, microscopie électronique à balayage, microanalyse aux rayons X à dispersion d'énergie et méthode Brunauer – Emmett – Teller). La machine de fusion laser sur lit de poudre émettait dans la salle de fabrication additive une fraction inhalable de 2,37 ± 0,35 mg / m3, avec une concentration en nombre d'aérosols allant de 2 × 104 à 105 particules / cm3 et un diamètre aérodynamique moyen en masse de 318 nm. Un niveau de concentration relativement faible a été observé dans le champ proche de la machine avec une concentration en nombre d'aérosol d'environ 104 # / cm3. Un niveau de concentration plus élevé sur l'opérateur a été atteint pendant les étapes de déballage et de nettoyage, montrant une fraction inhalable de 1,73 ± 0,30 mg / m3. Des nanoparticules d'Al et de Mg ont été produites à la source (à l'intérieur de la machine de fusion laser à lit de poudre) avec une distribution granulométrique de 153 nm pour Al et 117 nm pour Mg et une concentration en nombre d'aérosols atteignant dix fois celle du niveau de fond d'aérosol. Le nombre ou la concentration massique de particules dans l'atmosphère de la pièce a été augmenté pour doubler celui du niveau d'aérosol de fond à des postes de travail spécifiques pendant la fabrication. La fabrication additive métallique est une source d'exposition professionnelle potentielle aux nanoparticules métalliques en suspension dans l'air. Une approche multimétrique a été utilisée pour caractériser les émissions de particules résultant de ce type de fabrication additive.