Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Cet article propose un éclairage spécifique sur les émissions particulaires (ou aérosols) en fabrication additive métallique. Les différentes opérations de travail sont analysées afin de pallier le manque d’information concernant les émissions de nano-objets, leurs agrégats et agglomérats (NOAA) non-intentionnelles, et faciliter leur prise en compte dans l’analyse des risques. Une approche en étapes similaire à celle de l’évaluation de l’exposition aux NOAA intentionnels est déployée. Le retour d’expérience exposé dans cet article présente les fruits d’une réflexion menée en termes de caractérisation, mais également de maîtrise des émissions de NOAA en fabrication additive métallique.
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This article sheds light on particle (or aerosol) emissions in metal additive manufacturing. Different phases of work are analysed in order to overcome the lack of information concerning unintentional emissions of nanoobjects, their aggregates and agglomerates (NOAA) and to facilitate their consideration in risk analysis. A stepby-step approach similar to that used to assess exposure to intentional NOAA is deployed. The feedback presented in this article shows the results of a study carried out to characterise and control NOAA emissions in metal additive manufacturing.
Auteur(s)
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Sébastien ARTOUS : Ingénieur recherche - Université Grenoble Alpes, CEA, Liten, DTNM, 38000 Grenoble, France
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Sébastien JACQUINOT : Technicien recherche - Université Grenoble Alpes, CEA, Liten, DTNM, 38000 Grenoble, France
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Cécile PHILIPPOT : Ingénieur recherche - Université Grenoble Alpes, CEA, Liten, DTNM, 38000 Grenoble, France
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Joséphine STECK : Ingénieur recherche HSE - Université Grenoble Alpes, CEA, Liten, DTNM, 38000 Grenoble, France
INTRODUCTION
La fabrication additive (FA) est un procédé de fabrication mis au point dans les années 1980 et qui est aujourd'hui suffisamment mûr pour être utilisé de manière rentable et fonctionnelle. Depuis 2012, cela s'est traduit par une croissance exponentielle du secteur de la FA en Europe avec pas moins de sept familles de technologies différentes regroupées sous l'appellation « fabrication additive » ou « impression 3D ». Les risques associés dépendent de la technologie mise en œuvre et des produits utilisés. En raison des caractéristiques microniques des poudres utilisées et de leur utilisation dans les différentes technologies de la FA, l'exposition aux poussières inhalables et alvéolaires (ou exposition particulaire) est l'un des principaux risques à prendre en considération. Ce développement technologique doit s'accompagner d'une évaluation rigoureuse des risques et de la mise en place de moyens de prévention adaptés.
Cependant, en plus de la problématique « classique » de l’exposition particulaire qui est directement liée à la nature des poudres utilisées, le secteur de la FA métallique doit faire face à une exposition potentielle aux nano-objets, leurs agrégats et agglomérats (NOAA). En effet, cette fraction nanométrique est un sous-produit de la fusion des poudres induite par le faisceau laser et se retrouve à la fin du processus en suspension dans la machine de fabrication, mêlée à la poudre non utilisée ainsi que sur les pièces imprimées. La présence de cette fraction de NOAA est déjà largement référencée pour les imprimantes 3D polymères.
Actuellement, il n'y a pas de consensus sur la dangerosité des NOAA, mais compte tenu de la nature des poudres employées (évaluation de l'exposition particulaire) et du rapport de 2018 du CIRC (Centre international de recherche sur le cancer) sur les fumées de soudage, le principe de précaution s'applique pour limiter l'exposition des travailleurs.
Partant de ce constat, des travaux ont été initiés sur la thématique des émissions particulaires, dont les NOAA, en FA métal en appliquant et en adaptant les méthodologies de mesure de l'exposition des travailleurs sur les lieux de travail lors de la manipulation de nanomatériaux. L'objectif est de mieux comprendre les émissions potentielles de NOAA lors des différentes opérations des procédés et ainsi les inclure le plus tôt possible dans les analyses de risques associés.
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KEYWORDS
Metal additive manufacturing | Aerosols | NOAA | Unintentional emissions
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Évaluer l’exposition par la mesure et la caractérisation des aérosols émis lors de la FA1. Nano-objets, leurs agrégats et agglomérats en FA
« Nano » est un préfixe, venant de l’ancien grec (« très petit »), utilisé depuis le début du XXe siècle pour illustrer l’infiniment petit. Un nanomètre est égal à un milliardième de mètre (10−9 mètre), ce qui représente 1/50 000 de l’épaisseur d’un cheveu humain. La série de normes XP CEN/TS 80004 en définit le lexique depuis 2015. En particulier, d’après l’XP CEN/TS 80004-1, un nanomatériau est un matériau ayant une dimension externe à l’échelle nanométrique (1 nm à 100 nm) ou possédant une structure interne ou une structure de surface à l’échelle nanométrique. Il faut distinguer les nanomatériaux d’origine naturelle (érosion, embruns marins, éruptions volcaniques) des nanomatériaux d’origine anthropique, soit manufacturés, soit produits de façon non intentionnelle (combustion d’énergies fossiles, biomasse, transports, industries). Ces nanomatériaux comprennent les matériaux nanostructurés (hors du cadre de cet article) et les nano-objets, leurs agrégats et agglomérats (NOAA) définis de la façon suivante dans la norme XP CEN/TS 80004-2 :
« Nano-objet : portion discrète de matériau dont une (nanoplaques), deux (nanofibres) ou les trois (nanoparticules) dimensions externes sont à l'échelle nanométrique ».
« Agrégat : particule composée de particules fortement liées ou fusionnées, dont l'aire de la surface externe résultante est significativement plus petite que la somme des aires de surface de chacun des composants ».
« Agglomérat : ensemble de particules faiblement ou moyennement liées, dont l'aire de la surface externe résultante est similaire à la somme des aires de surface de chacun des composants ».
La figure 1 illustre ces termes avec une particule primaire nanométrique (les trois dimensions entre 1 nm et 100 nm).
Ainsi, dans la suite de cet article, l’acronyme « NOAA » sera utilisé pour mentionner tout objet dont au moins l’une des dimensions est comprise entre 1 et 100 nm et ses agrégats...
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Nano-objets, leurs agrégats et agglomérats en FA
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - RICAUD (M.) - Nanomatériaux. - Prévention des risques dans les laboratoires, INRS (2012).
-
(2) - RICAUD (M.), WITSCHGER (O.) - Les nanomatériaux manufacturés. - ED 6050, brochure INRS (2021).
-
(3) - RICAUD (M.) - Aide au repérage des nanomatériaux en entreprise. - ED 6174, brochure INRS (2014).
-
(4) - RICAUD (M.) - De la production au traitement des déchets de nanomatériaux manufacturés. - ED 6331, brochure INRS (2019).
-
(5) - RICAUD (M.) - Nanomatériaux ventilation et filtration de l’air des lieux de travail. - ED 6181, brochure INRS (2014).
-
(6) - WITSCHGER (O.), LE BIHAN (O.), REYNIER (M.), DURAND (C.), MARCHETTO (A.), ZIMMERMANN (E.), CHARPENTIER (D.) - Preconisations...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Sécurité en Fabrication additive – Procédés hors matériaux pulvérulents.
-
Sécurité en fabrication additive – Procédés avec matériaux pulvérulents.
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Évaluation des risques « nanoparticules « par la méthode de contrôle « Banding ».
-
La réglementation concernant les nanomatériaux et le processus R-Nano.
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...
NORMES
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Nanotechnologies – Vocabulaire. - XP CEN ISO/TS 80004-1 - Juin 2021
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Nanotechnologies – Vocabulaire. - XP CEN ISO/TS 80004-2 - Juin 2021
-
Exposition sur les lieux de travail – Mesurage de l'exposition par inhalation d'agents chimiques – Stratégie pour vérifier la conformité à des valeurs limites d'exposition professionnelle. - NF EN 689+AC - Avril 2019
-
Exposition sur les lieux de travail – Évaluation de l'exposition par inhalation aux nanoobjets et à leurs agrégats et agglomérats. - NF EN 17058 - Novembre 2018
-
Exposition sur les lieux de travail – Mesurage de l'exposition par inhalation de nano-objets et de leurs agrégats et agglomérats – Métriques à utiliser telles que concentration en nombre, concentration en surface et concentration en masse. - NF EN 16966 - Novembre 2018
-
Qualité de l'air – Définitions des fractions de taille des particules pour l'échantillonnage lié aux problèmes de santé. - NF ISO 7708 - Mai 1996
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...
ANNEXES
Recommandation de la Commission du 18 octobre 2011 relative à la définition des nanomatériaux. Texte présentant de l'intérêt pour l'EEE (CELEX : 32011H0696).
Règlement (UE) 2018/1881 de la Commission du 3 décembre 2018 modifiant les annexes I, III, VI, VII, VIII, IX, X, XI, et XII du règlement (CE) n° 1907/2006 du Parlement européen et du Conseil concernant l'enregistrement, l'évaluation et l'autorisation des substances chimiques, ainsi que les restrictions applicables à ces substances (REACH), aux fins de couvrir les nanoformes des substances (CELEX : 32018R1881).
Arrêté du 6 août 2012 relatif au contenu et aux conditions de présentation de la déclaration annuelle des substances à l'état nanoparticulaire, pris en application des articles R. 523-12 et R. 523-13 du Code de l'environnement (NOR : DEVP1227946A).
HAUT DE PAGE2.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
ADDUP SOLUTIONS :
EOS :
IREPA LASER :
RENISHAW :
TRUMPF :
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