ISO 27548:2024
(Main)Additive manufacturing of plastics — Environment, health, and safety — Test method for determination of particle and chemical emission rates from desktop material extrusion 3D printer
Additive manufacturing of plastics — Environment, health, and safety — Test method for determination of particle and chemical emission rates from desktop material extrusion 3D printer
This document specifies test methods to determine particle emissions (including ultrafine particles) and specified volatile organic compounds (including aldehydes) from desktop MEX-TRB/P processes often used in non-industrial environments such as school, homes and office spaces in an emission test chamber under specified test conditions. However, these tests do not necessarily accurately predict real-world results. This document specifies a conditioning method using an emission test chamber with controlled temperature, humidity, air exchange rate, air velocity, and procedures for monitoring, storage, analysis, calculation, and reporting of emission rates. This document is intended to cover desktop MEX-TRB/P machine which is typically sized for placement on a desktop, used in non-industrial places like school, home and office space. The primary purpose of this document is to quantify particle and chemical emission rates from desktop MEX-TRB/P machine. However, not all possible emissions are covered by this method. Many feedstocks can release hazardous emissions that are not measured by the chemical detectors prescribed in this document. It is the responsibility of the user to understand the material being extruded and the potential chemical emissions. An example is Poly Vinyl Chloride feedstocks that can potentially emit chlorinated compounds, which cannot be measured by the method described in this document.
Fabrication additive de plastiques — Environnement, santé et sécurité — Méthode d'essai pour la détermination des taux d'émission de particules et de produits chimiques des imprimantes 3D de bureau par extrusion de matériau
Le présent document spécifie des méthodes d’essai pour déterminer les émissions de particules (y compris les particules ultrafines) et de composés organiques volatils spécifiques (y compris les aldéhydes) par les procédés MEX-TRB/P de bureau souvent employés dans des environnements non industriels, tels que les écoles, les foyers et les espaces de bureau, dans une chambre d’essai d’émission utilisée dans des conditions d’essai spécifiées. Toutefois, ces essais ne prédisent pas nécessairement avec précision les résultats qui seront réellement obtenus. Le présent document spécifie une méthode de conditionnement utilisant une chambre d’essai d’émission avec une température, une humidité, un taux de renouvellement de l’air et une vitesse de l’air contrôlés, et des modes opératoires pour la surveillance, le stockage, l’analyse, le calcul et la consignation dans un rapport des taux d’émission. Le présent document concerne les machines MEX-TRB/P de bureau qui sont généralement dimensionnées pour être placées sur un bureau et utilisées dans des lieux non industriels, tels que les écoles, les foyers et les espaces de bureau. Le but principal du présent document est de quantifier les taux d’émission de particules et de produits chimiques des machines MEX-TRB/P de bureau. Toutefois, toutes les émissions possibles ne sont pas couvertes par cette méthode. De nombreuses matières premières peuvent libérer des émissions dangereuses qui ne sont pas mesurées par les détecteurs chimiques prescrits dans le présent document. Il relève de la responsabilité de l’utilisateur de connaître le matériau extrudé et les émissions chimiques potentielles. À titre d’exemple, le polychlorure de vinyle peut potentiellement émettre des composés chlorés qui ne peuvent pas être mesurés par la méthode décrite dans le présent document.
General Information
Standards Content (Sample)
International
Standard
ISO 27548
First edition
Additive manufacturing of
2024-07
plastics — Environment, health,
and safety — Test method for
determination of particle and
chemical emission rates from
desktop material extrusion 3D
printer
Fabrication additive de plastiques — Environnement, santé
et sécurité — Méthode d'essai pour la détermination des
taux d'émission de particules et de produits chimiques des
imprimantes 3D de bureau par extrusion de matériau
Reference number
© ISO 2024
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Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 2
4 Abbreviated terms and symbols . 4
4.1 Abbreviated terms .4
4.2 Symbols .4
5 Method overview . 5
6 Requirements of the instrument for measurement . 5
6.1 General .5
6.1.1 Emission test chamber (ETC) .5
6.1.2 Instruments for chemical analyses .5
6.1.3 Aerosol instruments .6
6.2 General requirements of desktop MEX-TRB/P machine and test specimen .6
6.2.1 Desktop MEX-TRB/P machine .6
6.2.2 Filament.6
6.2.3 Test specimen .7
7 ETC conditions and test procedures . 7
7.1 ETC general conditions .7
7.2 ETC background concentration .8
7.3 Preparation of ETC and desktop 3D printer .8
7.4 Pre-extruding phase . .9
7.5 Extruding phase .9
7.6 Post-extruding phase .9
7.7 Sampling for particles and chemical substances .9
7.7.1 Particles .9
7.7.2 Chemical substances .9
7.8 Measurement process .10
8 Calculation of emission rate .11
8.1 Calculation of emission rate of particles .11
8.2 Calculation of volatile organic compounds emission rate . 13
9 Test report . 14
9.1 Data on test condition and method .14
9.2 Data on filament and desktop 3D printer . 15
9.3 Description on standard test specimen .16
9.4 Information about test laboratory .16
9.5 Results . .16
Annex A (normative) Standard operating condition of a desktop 3D printer . 17
Annex B (normative) Test specimen .18
Annex C (informative) Examples of the particle and chemical emission rates .22
Bibliography .25
iii
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through
ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee
has been established has the right to be represented on that committee. International organizations,
governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely
with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are described
in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the different types
of ISO document should be noted. This document was drafted in accordance with the editorial rules of the
ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
ISO draws attention to the possibility that the implementation of this document may involve the use of (a)
patent(s). ISO takes no position concerning the evidence, validity or applicability of any claimed patent
rights in respect thereof. As of the date of publication of this document, ISO had not received notice of (a)
patent(s) which may be required to implement this document. However, implementers are cautioned that
this may not represent the latest information, which may be obtained from the patent database available at
www.iso.org/patents. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and expressions
related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the World Trade
Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 261, Additive manufacturing, in collaboration
with the European Committee for Standardization (CEN) Technical Committee CEN/TC 438, Additive
manufacturing, in accordance with the Agreement on technical cooperation between ISO and CEN (Vienna
Agreement).
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
iv
Introduction
Academic communities have been releasing several papers warning that a significant number of particles
and chemical substances emitted from material extrusion (MEX) AM processes commonly used in schools,
private homes and similar non-industrial environments would be hazardous to humans when inhaled and
absorbed into the human body.
However, currently, there is no well-known test method to measure particle and chemical substances emitted
from desktop MEX-TRB/P machines, commonly called "3D printers" installed in the office environment,
classroom, and residential space.
Therefore, the goal of this document is to provide test procedures in line with specific operating conditions
for measuring particle and chemical emission rates emitted from desktop MEXTRB/P machine, also known
as a 3D printer which is widely used in the national marketplace.
Manufacturers of desktop MEX-TRB/P machines, also known as 3D printers, will be able to take advantage
of this document to develop and improve their products by minimizing particle and chemical emission rates,
and the end-users also would purchase more safe and improved machines from the market.
v
International Standard ISO 27548:2024(en)
Additive manufacturing of plastics — Environment, health,
and safety — Test method for determination of particle and
chemical emission rates from desktop material extrusion
3D printer
1 Scope
This document specifies test methods to determine particle emissions (including ultrafine particles) and
specified volatile organic compounds (including aldehydes) from desktop MEX-TRB/P processes often used
in non-industrial environments such as school, homes and office spaces in an emission test chamber under
specified test conditions. However, these tests do not necessarily accurately predict real-world results.
This document specifies a conditioning method using an emission test chamber with controlled temperature,
humidity, air exchange rate, air velocity, and procedures for monitoring, storage, analysis, calculation, and
reporting of emission rates.
This document is intended to cover desktop MEX-TRB/P machine which is typically sized for placement on
a desktop, used in non-industrial places like school, home and office space. The primary purpose of this
document is to quantify particle and chemical emission rates from desktop MEX-TRB/P machine.
However, not all possible emissions are covered by this method. Many feedstocks can release hazardous
emissions that are not measured by the chemical detectors prescribed in this document. It is the
responsibility of the user to understand the material being extruded and the potential chemical emissions.
An example is Poly Vinyl Chloride feedstocks that can potentially emit chlorinated compounds, which cannot
be measured by the method described in this document.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content constitutes
requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references,
the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 554, Standard atmospheres for conditioning and/or testing — Specifications
ISO 16000-3, Indoor air — Part 3: Determination of formaldehyde and other carbonyl compounds in indoor and
test chamber air — Active sampling method
ISO 16000-6, Indoor air — Part 6: Determination of organic compounds (VVOC, VOC, SVOC) in indoor and test
chamber air by active sampling on sorbent tubes, thermal desorption and gas chromatography using MS or MS FID
ISO 16000-9, Indoor air — Part 9: Determination of the emission of volatile organic compounds from building
products and furnishing — Emission test chamber method
ISO 27891, Aerosol particle number concentration — Calibration of condensation particle counters
ISO/IEC 28360-1:2021, Information technology — Determination of chemical emission rates from electronic
equipment — Part 1: Using consumables
ISO/ASTM 52900, Additive manufacturing — General principles — Fundamentals and vocabulary
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO/ASTM 52900, ISO/IEC 28360-1
and the following are applied.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
3.1
loading factor
ratio of the device volume to the volume of the unloaded Emission Test Chamber
Note 1 to entry: For the purpose of this standard, the device subjected to the testing is typically a desktop MEX-TRB/P
machine, also popularly called a 3D printer
[SOURCE: ISO/IEC 28360-1:2021, 4.18, modified — “EUT” replaced by “device” and Note 1 to entry added.]
3.2
emission test chamber
ETC
enclosure with controlled operational parameters for the determination of chemical compounds and amount
of particles emitted during the process
Note 1 to entry: For determining the emissions from AM process, typical controlled parameters include, but are not
limited to, temperature, humidity, air exchange rate, and others
[SOURCE: ISO 16000-9:2006, 3.6, modified — Terminological entry is changed considering AM process]
3.3
differential electrical mobility classifier
DEMC
classifier able to select aerosol particles according to their electrical mobility and pass them to its exit
Note 1 to entry: A DEMC classifies aerosol particles by balancing the electrical force on each particle with its
aerodynamic drag force in an electrical field. Classified particles are in a narrow range of electrical mobility
determined by the operating conditions and physical dimensions of the DEMC, while they can have different sizes due
to difference in the number of charges that they have.
Note 2 to entry: Another common acronym for the DEMC is DMA.
[SOURCE: ISO 15900:2020, 3.11]
3.4
differential mobility analysing system
DMAS
system to measure the size distribution of submicrometre aerosol particles consisting of a charge
conditioner, a DEMC, flow meters, a particle detector, interconnecting plumbing, a computer and suitable
software
Note 1 to entry: Another common acronym for the DMAS is MPSS (mobility particle size spectrometer).
[SOURCE: ISO 15900:2020, 3.12]
3.5
light scattering airborne particle counter
LSAPC
instrument capable of counting and sizing single airborne particles and reporting size data in terms of
equivalent optical diameter
Note 1 to entry: The specifications for the LSAPC are given in ISO 21501-4:2007.
[SOURCE: ISO 14644-1:2015, 3.5.1]
3.6
accumulated particle number concentration
C
p
time-dependent number for the concentration of particles in a specified size range
3.7
total particles
number of particles as calculated based on the measured accumulated particle number concentration (3.6) in
the sampled volume and the duration of the particle emission test
3.8
particle emission rate
PER
particles emitted from AM process per unit time (1/h) in a specified size range that is calculated from
accumulated particle number concentration (3.6) divided by the build time in h
3.9
particle emission yield
Y
particle
number of particles emitted per mass of extruded material during the build cycle
3.10
chemical emission yield
Y
chemical
mass of chemical compounds emitted per mass of extruded material during the build cycle
3.11
chemical emission rate
average mass of organic compounds emitted from an AM process per unit of time
3.12
toluene response factor
toluene equivalents used to quantify the unidentified substances detected with a flame ionization detector
(GC-FID) or mass spectrometric detector (GC-MS)
3.13
total volatile organic compounds
TVOC
sum of the concentrations of identified and unidentified volatile organic compounds eluting between and
including n-hexane and n-hexadecane.
Note 1 to entry: For a MEX-TRB/P-process, the total volatile organic compounds are typically measured using a non-
polar capillary GC column and the concentrations of the converted areas of unidentified peaks using the toluene
response factor
[SOURCE: ISO 16000-9:2024, 3.14, modified — Note 1 to entry rewritten and Note 2 to entry deleted.]
4 Abbreviated terms and symbols
4.1 Abbreviated terms
ABS Acrylonitrile butadience styrene
CPC Condensation particle counter
DNPH Dinitrophenylhydrazine
FP Fine particles
GC/MS Gas chromatography/mass spectrometry
HPLC High performance liquid chromatography
PLA Poly lactic acid
RH Relative humidity
RPD Relative percentage difference
RSD Relative standard deviation
TP Total particles
UFP Ultrafine particles
4.2 Symbols
-1
β
particle loss-rate coefficient (h )
-3
arithmetic average of Ct between t and t (cm )
()
C
p start stop
av
-3
C VOC concentration during the extrusion phase (µg·cm )
-3
C VOC concentration during the pre-extruding phase (µg·cm )
b
3 -3
L loading factor (m ·m )
-1
PER(t) time-dependent particle emission rate (s )
[r (t)]
pe
-1
PER particle emission rate for an average hour (h )
h
(r )
pe,h
∆t time difference between two successive data points (s)
t time when print command sent (s)
start
t time when extrusion ends (s)
stop
-1
r air exchange rate (h )
P final test specimen mass after extrusion completes (g)
m
V emission test chamber volume (m )
c
V sample volume during the extruding phase (m )
s
5 Method overview
This document specifies test methods to determine particle and chemical emission rates during the
operation of the desktop MEX-TRB/P machine. Particle and chemical emissions are determined by the
chamber concentration emitted from the operation of the desktop MEX-TRB/P machine inside an ETC where
temperature, humidity, air exchange rate, and air velocity are controlled. Test procedures are divided into
three phases: pre-extruding, extruding and post-extruding.
The observed chamber concentration during the extruding phase is converted to the particle emission
rate per hour or used material mass by mathematical calculations. The procedures for the build conditions
should be under the standard operating conditions (see A.2) of the desktop MEX-TRB/P machine. Chemical
emissions (TVOC and aldehydes) are directly calculated from the chamber concentration as mass per hour.
There are various reasons for performing these measurements. For example, determining the maximum
emissions for using machines or comparing emissions from different AM machines. The procedures used for
the test can be tailored for the specific purpose of the test. In the case of determining maximum emission
rates, the AM machine should be set at the conditions that result in maximum emissions, which are typically
the fastest extruding speed, the thickest layer, and the highest nozzle temperature recommended by the
manufacturer. For comparing emission rates from different AM machines, the process settings shall be
referred to values that are outlined in Annex A.
6 Requirements of the instrument for measurement
6.1 General
6.1.1 Emission test chamber (ETC)
The ETC shall be designed with stainless steel electropolished materials so that it does not emit or absorb
substances that can affect measurements during background and AM process tests. During operation, the
ETC shall be controlled for constant temperature, humidity, and air exchange rate (see 7.1), and they shall
be continuously monitored by using data logging instruments that are calibrated and traceable to primary
standards.
General requirements for other materials comprising of an air supply system, mixing equipment and air
tightness which are used to construct ETC shall be tested in the ETC to confirm that they do not contribute
to the emission test chamber background concentration through emission or adsorption. The test setup of
ETC shall not recirculate chamber air so as not to have the contaminated air put into the ETC again.
When flow changes are made to chamber air, a tracer gas test shall be performed to confirm the accuracy
of the air exchange rate. The verification process for the test conditions of the ETC such as a tracer gas test
procedure and a recovery test shall be performed in accordance with ISO 16000-9 or ASTM D6670.
6.1.2 Instruments for chemical analyses
VOC emitted from MEX operation inside the ETC shall be analysed by thermal desorption GC/MS with the use
1) TM 2)
of a sorbent like Tenax TA® or a multi-bed tube as the one consisting of Tenax® GR plus Carbopack B .
TM
The multi-bed tube Tenex/Carbopack consists of 30 mm Tenax® GR plus 25 mm of Carbopack B separated
by 3 mm of preconditioned quartz wool, or one having in equal performance. These are commercially
available prepacked and preconditioned if required.
An electron impact instrument (EI) of GC/MS shall be operated in the scanning mode over a mass range of at
least m/z 35-350. The general analytical method for the emission of VOC from MEX AM machine using ETC
shall be based on ISO 16000-6, EPA Method TO-17, and ASTM D6196.
1) Tenax ® TA is a trademark of “Tenax international B.V”. This information is given for the convenience of users of this
document and does not constitute an endorsement by ISO of the product named.
TM
2) Carbopack B is a trademark of “Supelco”. This information is given for the convenience of users of this document
and does not constitute an endorsement by ISO of the product named.
Benzaldehyde, phenol, and acetophenone are some of the known artifacts present when sampling using
Tenax tubes. Therefore, Tenax TA® should be used with an ozone scrubber to avoid chemical artifact
formations to be formed via oxidation when sampling under high ozone concentrations. The method and
precautions related to GC/MS using a sorbent tube should be based on ISO 16000-6 and EPAF TO-17.
The formaldehyde and other carbonyl compounds which are collected from cartridges with
2,4-dinitrophenylhydrazine with an ozone scrubber shall be analyzed by HPLC with detection by ultraviolet
absorption. Formaldehyde, acetaldehyde, acetone, acrolein, propionaldehyde, crotonaldehyde, benzaldehyde
and o-, m-, p-tolualdehydes shall be identified.
The general analytical method for determination of aldehydes concentration shall be based on ISO 16000-3
and ASTM D6007. Especially, the limitations and interferences concerning the determination of organic
substances can be referred to in ISO 16000-3:2022, Clause 5. If a peak of acrolein on the chromatogram of
DNPH-formaldehyde derivative is of multiple formation and instability, it shall be quantified by using the
test method EPA TO-11A.
The digital scale used for weighing the printed object shall have at least a 0,01 g sensitivity. The object
including supports shall be weighed after placing at the constant controlled temperature and humidity
mentioned in 7.1.
6.1.3 Aerosol instruments
Aerosol instruments shall be able to measure total particle number concentration over time with particle
size ranging below 3 000 nm and classify particles by size.
An aerosol instrument shall use CPC and/or a combination of DMAS and LSAPC widely known as an optical
particle counter. In the case of the combination of aerosol instruments, consistency between the two
different aerosol measurement instruments shall be checked.
The DMAS should be capable of counting particle size range from at least 7 nm to at least 300 nm and LSAPC
should measure particle number distribution for particle optical diameter of 300 nm to at least 3 000 nm.
The DMAS detection efficiency at the lower size limit (7 nm) shall be equal or higher than 50 %.
The lower and upper limits of the concentration range of particles required for the CPC used shall be realized
-3 7 -3
1 cm to 10 cm . The calibration for the counting efficiency of the CPC shall comply with ISO 27891.
The operational readiness test for aerosol measuring system shall be passed prior to testing as specified in
ISO/IEC 28360-1:2021, Annex B.
6.2 General requirements of desktop MEX-TRB/P machine and test specimen
6.2.1 Desktop MEX-TRB/P machine
The desktop MEX-TRB/P machine before test preparation shall be kept in place at the constant controlled
temperature and humidity given in 7.1. The packed desktop MEX-TRB/P machine shall be removed from
all packing provided by the manufacturer before a test and shall be tested as soon as possible within 24 h.
The exposure time of the unpacked desktop MEX-TRB/P machine in the conditioning environment shall be
recorded.
When a thermoplastic filament is forced through the extrusion nozzle during setup of the desktop MEX-
TRB/P machine, any burnt filament attached around the outside of the nozzle shall be cleaned out with
acetone or ethyl alcohol once the nozzle has cooled. These chemicals used for cleaning residues shall be fully
evaporated before loading the desktop MEX-TRB/P machine into the ETC.
6.2.2 Filament
The feedstock filament supplied by the manufacturer shall be stored as recommended by the filament
manufacturer and it shall be unpacked as soon as possible before testing within 24 h and loaded into the
nozzle. The exposure time of the unpacked filament in the conditioning environment shall be recorded.
Once the filament is loaded into the nozzle of desktop MEX-TRB/P machine, it shall not be replaced by other
types of filaments. The mass of the used filament (i.e. the finished test specimen including support) shall be
weighed to 0,01 g. The test specimen is placed in a desiccator and allowed to dry once 1 h until the weight
difference of the dried test specimen is less than 1 %.
The information on the filament and desktop MEX-TRB/P machine used for printing a test specimen shall be
recorded according to 9.2 to inform the history on which it is originated.
6.2.3 Test specimen
The model of this test specimen has a size of 70 mm × 70 mm × 15,4 mm. Each feature of the test specimen
shall be built as the specified artifact of Annex B. The total build time can be adjusted to build over 4 h based
on the conditions recommended by the manufacturer depending on the standard operating conditions
specified in Table A.1. The build time shall be adjusted to build more than 4 h using the manufacturer’s
recommended standard operating conditions such as printing speed, layer thickness, filling percentages
(density), etc.
The test specimen (see Figure 1) below is comprised of several features with simple geometry on the
square-shaped base. There are 5 different shapes with positive and negative features from the surface such
as positive and negative rectangular blocks of different sizes, octangular tower, different font types. This
specimen is intended to measure particle and chemical emission rates during the operation of a desktop
MEX AM machine, but not to test the accuracy of the test specimen.
The 3D digital model for a test specimen can be downloaded in STL file format by clicking on the link in
Annex B in the digital copy of this document.
The features of the test specimen shall be as shown in Annex B.
Dimensions in millimetres
Figure 1 — Test specimen
7 ETC conditions and test procedures
7.1 ETC general conditions
The appropriate chamber size depending on the volume of the desktop MEX-TRB/P machine is selected
based on the criterion for the loading factor in Formula (1):
V
AM
00,,10<< 25 (1)
V
c
where
V is the volume of the desktop MEX AM machine, in m ;
AM
V is the volume of the emission test chamber, in m .
c
If a desktop MEX-TRB/P machine is
...
Norme
internationale
ISO 27548
Première édition
Fabrication additive de
2024-07
plastiques — Environnement,
santé et sécurité — Méthode
d'essai pour la détermination
des taux d'émission de particules
et de produits chimiques des
imprimantes 3D de bureau par
extrusion de matériau
Additive manufacturing of plastics — Environment, health, and
safety — Test method for determination of particle and chemical
emission rates from desktop material extrusion 3D printer
Numéro de référence
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être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Termes abrégés et symboles . 4
4.1 Termes abrégés .4
4.2 Symboles .4
5 Présentation de la méthode . 5
6 Exigences relatives à l’instrument de mesure . 5
6.1 Généralités .5
6.1.1 Chambre d’essai d’émission (ETC) .5
6.1.2 Instruments pour les analyses chimiques .5
6.1.3 Instruments de mesure des aérosols .6
6.2 Exigences générales relatives à la machine MEX-TRB/P de bureau et à l’éprouvette
d’essai .7
6.2.1 Machine MEX-TRB/P de bureau .7
6.2.2 Filament.7
6.2.3 Éprouvette d’essai .7
7 Conditions de l’ETC et modes opératoires d’essai . 8
7.1 Conditions générales de l’ETC .8
7.2 Concentration de fond de l’ETC . .9
7.3 Préparation de l’ETC et de l’imprimante 3D de bureau . .9
7.4 Phase pré-extrusion .9
7.5 Phase d’extrusion .9
7.6 Phase post-extrusion .10
7.7 Prélèvement de particules et de substances chimiques .10
7.7.1 Particules .10
7.7.2 Substances chimiques .10
7.8 Processus de mesurage .10
8 Calcul du taux d’émission .12
8.1 Calcul du taux d’émission de particules . 12
8.2 Calcul du taux d’émission de composés organiques volatils.14
9 Rapport d’essai .15
9.1 Données concernant les conditions d’essai et la méthode . 15
9.2 Données relatives au filament et à l’imprimante 3D de bureau .16
9.3 Description d’une éprouvette d’essai standard.16
9.4 Informations sur le laboratoire d’essai .17
9.5 Résultats .17
Annexe A (normative) Conditions normales de fonctionnement d’une imprimante 3D de bureau .18
Annexe B (normative) Éprouvette d’essai . 19
Annexe C (informative) Exemples de taux d’émission de particules et de substances chimiques .23
Bibliographie .26
iii
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes nationaux
de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en général
confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire
partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux. L’ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a
été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir
www.iso.org/directives).
L’ISO attire l’attention sur le fait que la mise en application du présent document peut entraîner l’utilisation
d’un ou de plusieurs brevets. L’ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à l’applicabilité
de tout droit de propriété revendiqué à cet égard. À la date de publication du présent document, l’ISO
n'avait pas reçu notification qu’un ou plusieurs brevets pouvaient être nécessaires à sa mise en application.
Toutefois, il y a lieu d’avertir les responsables de la mise en application du présent document que des
informations plus récentes sont susceptibles de figurer dans la base de données de brevets, disponible à
l'adresse www.iso.org/brevets. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne pas avoir identifié tout
ou partie de tels droits de propriété. Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le
présent document sont données pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et
ne sauraient constituer un engagement.
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données pour
information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de
l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au
commerce (OTC), voir www.iso.org/iso/foreword.html
Le présent document a été préparé par le Comité technique ISO/TC 261, Fabrication additive, ainsi
qu'en collaboration avec le comité technique CEN/TC 438, Fabrication additive, du Comité européen de
normalisation (CEN) conformément à l'Accord de coopération technique entre l'ISO et le CEN (Accord de
Vienne).
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes se
trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
iv
Introduction
Les universitaires ont publié plusieurs documents avertissant qu’un nombre significatif de particules et de
produits chimiques émis par les procédés de FA à extrusion de matière (MEX) communément utilisés dans
les écoles, les domiciles privés et d’autres environnements non industriels similaires seraient dangereux
pour les humains en cas d’inhalation et d’absorption par le corps humain.
Cependant, il n’existe actuellement aucune méthode d’essai connue pour mesurer la quantité de particules et
de produits chimiques émise par les machines de bureau MEX-TRB/P, communément appelées «imprimantes
3D» installées dans un environnement de bureau, une salle de classe ou un espace résidentiel.
Par conséquent, le but du présent document est de fournir des modes opératoires d’essai répondant à des
conditions de fonctionnement spécifiques permettant de mesurer les taux d’émission de particules et de
produits chimiques d’une machine MEXTRB/P de bureau, également appelée imprimante 3D, modèle qui est
largement utilisé sur le marché national.
Les fabricants de machines de bureau MEX-TRB/P, également appelées imprimantes 3D, vont pouvoir
tirer parti du présent document pour développer et améliorer leurs produits en réduisant au minimum les
taux d’émission de particules et de substances chimiques, et l’utilisateur final trouvera sur le marché des
machines plus sûres et améliorées.
v
Norme internationale ISO 27548:2024(fr)
Fabrication additive de plastiques — Environnement, santé
et sécurité — Méthode d'essai pour la détermination des
taux d'émission de particules et de produits chimiques des
imprimantes 3D de bureau par extrusion de matériau
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie des méthodes d’essai pour déterminer les émissions de particules (y compris
les particules ultrafines) et de composés organiques volatils spécifiques (y compris les aldéhydes) par les
procédés MEX-TRB/P de bureau souvent employés dans des environnements non industriels, tels que les
écoles, les foyers et les espaces de bureau, dans une chambre d’essai d’émission utilisée dans des conditions
d’essai spécifiées. Toutefois, ces essais ne prédisent pas nécessairement avec précision les résultats qui
seront réellement obtenus.
Le présent document spécifie une méthode de conditionnement utilisant une chambre d’essai d’émission
avec une température, une humidité, un taux de renouvellement de l’air et une vitesse de l’air contrôlés,
et des modes opératoires pour la surveillance, le stockage, l’analyse, le calcul et la consignation dans un
rapport des taux d’émission.
Le présent document concerne les machines MEX-TRB/P de bureau qui sont généralement dimensionnées
pour être placées sur un bureau et utilisées dans des lieux non industriels, tels que les écoles, les foyers et les
espaces de bureau. Le but principal du présent document est de quantifier les taux d’émission de particules
et de produits chimiques des machines MEX-TRB/P de bureau.
Toutefois, toutes les émissions possibles ne sont pas couvertes par cette méthode. De nombreuses matières
premières peuvent libérer des émissions dangereuses qui ne sont pas mesurées par les détecteurs
chimiques prescrits dans le présent document. Il relève de la responsabilité de l’utilisateur de connaître le
matériau extrudé et les émissions chimiques potentielles. À titre d’exemple, le polychlorure de vinyle peut
potentiellement émettre des composés chlorés qui ne peuvent pas être mesurés par la méthode décrite dans
le présent document.
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des exigences du
présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les références non datées,
la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 554, Atmosphères normales de conditionnement et/ou d'essai — Spécifications
ISO 16000-3, Air intérieur — Partie 3: Dosage du formaldéhyde et d'autres composés carbonylés dans l'air
intérieur et dans l'air des chambres d'essai — Méthode par échantillonnage actif
ISO 16000-6, Air intérieur — Partie 6: Dosage des composés organiques (COTV, COV, COSV) dans l'air intérieur
et l'air de chambre d'essai par prélèvement actif sur tubes à sorbant, désorption thermique et chromatographie
en phase gazeuse avec détection MS ou MS-FID
ISO 16000-9, Air intérieur — Partie 9: Dosage de l'émission de composés organiques volatils d'échantillons de
produits de construction et d'objets d'équipement ― Méthode de la chambre d'essai d'émission
ISO 27891, Densité de particules d'aérosol — Étalonnage de compteurs de particules d'aérosol à condensation
ISO/IEC 28360-1:2021, Technologies de l'information — Détermination des taux d'émission chimique d'un
équipement électronique — Partie 1: Utilisation de consommables
ISO/ASTM 52900, Fabrication additive — Principes généraux — Fondamentaux et vocabulaire
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO/ASTM 52900 et
l’ISO/IEC 28360-1, ainsi que les suivants, s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en normalisation,
consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
3.1
facteur de charge
rapport du volume du dispositif sur le volume de la Chambre d’Essai d’Émission non chargée
Note 1 à l'article: Pour les besoins de la présente norme, le dispositif soumis à l’essai est généralement une machine de
bureau MEX-TRB/P, également couramment appelée imprimante 3D.
[SOURCE: ISO/IEC 28360-1:2021, 4.18, modifiée — «EUT» remplacé par «dispositif» et Note 1 à l’article
ajoutée.]
3.2
chambre d’essai d’émission
ETC
enceinte soumise à des paramètres opérationnels contrôlés, utilisée pour déterminer les composés
chimiques et la quantité de particules émise par un procédé
Note 1 à l'article: Pour déterminer les émissions d’un procédé de FA, les paramètres de contrôle typiques incluent, sans
s’y limiter, la température, l’humidité, le taux de renouvellement de l’air et autres.
[SOURCE: ISO 16000-9:2006, 3.6, modifiée — L’entrée terminologique est modifiée pour tenir compte du
procédé de FA]
3.3
classificateur différentiel de mobilité électrique
DEMC
classificateur capable de sélectionner des particules d’aérosol en fonction de leur mobilité électrique et de
les extraire vers sa sortie
Note 1 à l'article: Un DEMC classifie les particules d’aérosol en équilibrant la force électrique sur chaque particule
avec sa force de traînée aérodynamique dans un champ électrique. Les particules classées sont dans une plage étroite
de mobilité électrique déterminée par les conditions de fonctionnement et les dimensions physiques du DEMC, ces
particules pouvant avoir des tailles différentes en raison de la différence entre les nombres de charges qu’elles portent.
Note 2 à l'article: DMA est un autre acronyme commun pour le DEMC.
[SOURCE: ISO 15900:2020, 3.11]
3.4
système d'analyse différentielle de mobilité
DMAS
système permettant de mesurer la distribution de taille des particules d’aérosol submicrométrique, composé
d’un conditionnement de la charge électrique, d’un DEMC, de débitmètres, d’un détecteur de particules,
d’une tuyauterie de raccordement, d’un ordinateur et d’un logiciel adapté
Note 1 à l'article: MPSS est un autre acronyme commun pour le DMAS (spectromètre de mesure du diamètre des
particules selon la mobilité).
[SOURCE: ISO 15900:2020, 3.12]
3.5
compteur de particules en suspension dans l’air utilisant la diffusion de la lumière
LSAPC
instrument capable de compter et de mesurer individuellement les particules en suspension dans l’air et de
fournir les données de mesure en termes de diamètre optique équivalent
Note 1 à l'article: Les spécifications concernant les LSAPC sont fournies dans l’ISO 21501-4:2007.
[SOURCE: ISO 14644-1:2015, 3.5.1]
3.6
concentration en nombre de particules accumulées
C
p
nombre dépendant du temps pour la concentration de particules dans une plage granulométrique spécifiée
3.7
particules totales
nombre de particules tel que calculé à partir de la concentration en nombre de particules accumulées (3.6)
dans le volume prélevé et le test de durée d’émission des particules
3.8
taux d’émission de particules
PER
nombre de particules émises par un procédé de FA par unité de temps (1/h) dans une plage granulométrique
spécifiée, qui est calculé à partir de la concentration en nombre de particules accumulées (3.6) divisée par la
durée de fabrication en h
3.9
rendement d’émission de particules
Y
particule
nombre de particules émises par masse de matériau extrudé au cours du cycle de fabrication
3.10
rendement d’émission chimique
Y
chimique
masse des composés chimiques émis par masse de matériau extrudé au cours du cycle de fabrication
3.11
taux d’émission de produits chimiques
masse moyenne des composés organiques émis par un procédé de FA par unité de temps
3.12
facteur de réponse du toluène
équivalents toluène utilisés pour quantifier les substances non identifiées détectées par un détecteur à
ionisation de flamme (GC-FID) ou par un détecteur spectrométrique de masse (GC-MS)
3.13
composés organiques volatils totaux
COVT
somme des concentrations de composés organiques volatils identifiés et non identifiés éluant entre et en
incluant du n-hexane et du n-hexadécane.
Note 1 à l'article: Pour un procédé MEX-TRB/P, les composés organiques volatils totaux sont typiquement mesurés en
utilisant une colonne capillaire non polaire pour GC et des concentrations des zones converties des pics non identifiés
à l’aide du facteur de réponse du toluène.
[SOURCE: ISO 16000-9:2024, 3.14, modifiée — Note 1 à l’article réécrite et Note 2 à l’article supprimée.]
4 Termes abrégés et symboles
4.1 Termes abrégés
ABS Acrylonitrile-butadiène-styrène
CPC Compteur de particules de condensation
DNPH Dinitrophénylhydrazine
PF Particules fines
GC-MS Chromatographie en phase gazeuse/spectrométrie de masse
HPLC Chromatographie en phase liquide haute performance
PLA Acide polylactique
HR Humidité relative
RPD Différence relative en pourcentage
RSD Écart-type relatif
PT Particules totales
PUF Particules ultrafines
4.2 Symboles
−1
β
coefficient de taux de perte de particules (h )
−3
moyenne arithmétique de Ct entre t et t (cm )
C ()
moy p
démarrage arrêt
−3
C concentration en COV pendant la phase d’extrusion (µg·cm )
−3
C concentration en COV pendant la phase pré-extrusion (µg·cm )
b
3 −3
L facteur de charge (m ·m )
−1
PER(t) taux d’émission de particules dépendant du temps (s )
[r (t)]
pe
−1
PER taux moyen d’émission de particules par heure (h )
h
(r )
pe,h
∆t différence de temps entre deux points de données successifs (s)
t moment où une commande d’impression est envoyée (s)
démarrage
t moment où l’extrusion se termine (s)
arrêt
−1
r taux de renouvellement de l’air (h )
P masse de l’éprouvette d’essai finale après la fin de l’extrusion (g)
m
V volume de la chambre d’essai d’émission (m )
c
V volume du prélèvement pendant la phase d’extrusion (m )
s
5 Présentation de la méthode
Le présent document spécifie des méthodes d’essai pour déterminer les taux d’émission de particules et
de produits chimiques pendant le fonctionnement de machines MEX-TRB/P de bureau. Les émissions de
particules et de produits chimiques sont déterminées par la concentration émise dans la chambre par le
fonctionnement de machines MEX-TRB/P de bureau à l’intérieur d’une ETC dans laquelle la température,
l’humidité, le taux de renouvellement de l’air et la vitesse de l’air sont contrôlés. Les modes opératoires
d’essai sont divisés en trois phases: pré-extrusion, extrusion et post-extrusion.
La concentration observée dans la chambre pendant la phase d’extrusion est convertie en taux d’émission
de particules par heure ou en masse de matériau utilisé par le biais de calculs mathématiques. Il convient
que les modes opératoires pour les conditions de fabrication se fassent dans les conditions normales
de fonctionnement (voir A.2) d’une machine MEX-TRB/P de bureau. Les émissions chimiques (COVT et
aldéhydes) sont calculées directement à partir de la concentration dans la chambre en masse par heure.
Plusieurs raisons justifient la réalisation de ces mesurages. Par exemple, déterminer les émissions
maximales liées à l’utilisation des machines ou comparer les émissions de différentes machines de FA.
Les modes opératoires utilisés pour l’essai peuvent être personnalisés pour le but spécifique de l’essai. En
cas de détermination des taux maximums d’émission, il convient que la machine de FA soit réglée dans les
conditions qui conduisent aux émissions maximales, ce qui correspond généralement à la vitesse d’extrusion
la plus rapide, à la couche la plus épaisse et à la température de la buse la plus élevée recommandées par
le fabricant. Pour comparer les taux d’émission de différentes machines de FA, les paramètres du procédé
doivent faire référence aux valeurs qui sont indiquées dans l’Annexe A.
6 Exigences relatives à l’instrument de mesure
6.1 Généralités
6.1.1 Chambre d’essai d’émission (ETC)
L’ETC doit être constituée de matériaux en acier inoxydable électropoli, de sorte qu’elle n’émette pas ou
n’absorbe pas de substances pouvant avoir une incidence sur les mesurages pendant les essais de fond et
de procédés de FA. Pendant le fonctionnement, l’ETC doit être contrôlée pour vérifier que la température,
l’humidité et le taux de renouvellement de l’air (voir 7.1) sont constants et ces paramètres doivent être
surveillés en continu en utilisant des instruments de consignation des données qui sont étalonnés et
raccordés à des étalons primaires.
Les exigences générales pour les autres matériaux comprenant un système d’alimentation en air, un
équipement de mélange et un système d’étanchéité à l’air qui sont utilisés pour construire l’ETC doivent être
testées dans l’ETC pour confirmer qu’ils ne contribuent pas à la concentration de fond dans la chambre d’essai
d’émission par une émission ou une adsorption. Le montage d’essai de l’ETC ne doit pas faire recirculer l’air
de la chambre, afin d’éviter que de l’air contaminé puisse revenir dans l’ETC.
En cas de changements de flux d’air dans la chambre, un essai avec un gaz traceur doit être réalisé pour
confirmer l’exactitude du taux de renouvellement de l’air. Le processus de vérification des conditions d’essai
de l’ETC, tel que le mode opératoire d’essai avec un gaz traceur et les essais de récupération, doit être réalisé
conformément à l’ISO 16000-9 ou l’ASTM D6670.
6.1.2 Instruments pour les analyses chimiques
Les COV émis par l’opération MEX à l’intérieur de l’ETC doivent être analysés par GC-MS avec désorption
1)
thermique en utilisant un sorbant tel que Tenax TA® ou un tube multicouche comme celui composé
1) Tenax ® TA est une appellation commerciale de «Tenax international B.V». Cette information est donnée à l’intention
des utilisateurs du présent document et ne signifie nullement que l’ISO approuve ou recommande l’emploi exclusif du
produit ainsi désigné.
TM 2)
de Tenax® GR et Carbopack B . Le tube multicouche Tenax/Carbopack est composé de 30 mm de
TM
Tenax® GR et de 25 mm de Carbopack B séparés par 3 mm de laine de quartz préconditionnée ou un autre
matériau ayant une performance identique. Ces produits sont disponibles dans le commerce préremplis et
préconditionnés, si nécessaire.
Un instrument de GC-MS à impact d’électrons (EI) doit être utilisé en mode de balayage sur une plage de
masse d’au moins m/z 35-350. La méthode analytique générale pour l’émission de COV par une machine
de FA MEX de bureau en utilisant une ETC doit être basée sur l’ISO 16000-6, la Méthode TO-17 de l’EPA et
l’ASTM D6196.
Le benzaldéhyde, le phénol et l’acétophénone sont des exemples de composés connus présents en cas de
prélèvement avec des tubes de Tenax. Par conséquent, il convient d’utiliser Tenax TA® avec un épurateur
d’ozone pour éviter la formation d’artéfacts chimiques par oxydation en cas de prélèvement à des
concentrations en ozone élevées. Il convient de se référer à l’ISO 16000-6 et l’EPAF TO-17 pour la méthode et
les précautions liées à l’utilisation de la GC-MS avec un tube de sorbant.
Le formaldéhyde et les autres composés carbonylés qui sont prélevés à partir des cartouches avec de la
2,4-dinitrophénylhydrazine à l’aide d’un épurateur d’ozone doivent être analysés par HPLC avec détection
par absorption dans l’ultraviolet. Le formaldéhyde, l’acétaldéhyde, l’acétone, l’acroléine, le propionaldéhyde,
le crotonaldéhyde, le benzaldéhyde et les o-, m-, p-tolualdéhydes doivent être identifiés.
La méthode analytique générale pour la détermination de la concentration en aldéhydes doit être basée sur
l’ISO 16000-3 et l’ASTM D6007. En particulier, les limites et les interférences concernant la détermination
de substances organiques peuvent être consultées à l’Article 5 de l’ISO 16000-3:2022. Si un pic d’acroléine
est présent plusieurs fois sur le chromatogramme du dérivé de DNPH-formaldéhyde et s’il présente une
instabilité, il doit être quantifié par la méthode d’essai EPA TO-11A.
La balance numérique utilisée pour peser l’objet imprimé doit avoir une sensibilité d’au moins 0,01 g. L’objet,
supports inclus, doit être pesé après avoir été placé à la température et l’humidité contrôlées constantes
mentionnées en 7.1.
6.1.3 Instruments de mesure des aérosols
Les instruments de mesure des aérosols doivent être capables de mesurer la concentration en nombre de
particules totales dans le temps avec une granulométrie inférieure à 3 000 nm et de classifier les particules
par taille.
Un instrument de mesure des aérosols doit utiliser un CPC et/ou une combinaison d’un DMAS et d’un
LSAPC, largement connu comme compteur optique de particules. En cas d’utilisation de la combinaison
d’instruments de mesure des aérosols, la cohérence entre les deux instruments de mesure d’aérosols
différents doit être vérifiée.
Il convient que le DMAS soit capable de compter les particules sur une plage granulométrique allant d’au
moins 7 nm à au moins 300 nm et il convient que le LSAPC mesure la distribution du nombre de particules
pour un diamètre optique de particules de 300 nm à au moins 3 000 nm. L’efficacité de détection du DMAS à
la limite de taille la plus basse (7 nm) doit être supérieure ou égale à 50 %.
Les limites inférieures et supérieures de la plage de concentration de particules requise pour le CPC utilisé
−3 7 −3
doivent être de 1 cm à 10 cm . L’étalonnage pour l’efficacité de comptage du CPC doit être conforme à
l’ISO 27891.
L’essai de capacité opérationnelle pour un système de mesure des aérosols doit être fait avec succès avant de
réaliser les essais comme spécifié dans l’ISO/IEC 28360-1:2021, Annexe B.
TM
2) Carbopack B est une appellation commerciale de «Superlco». Cette information est donnée à l’intention des
utilisateurs du présent document et ne signifie nullement que l’ISO approuve ou recommence l’emploi exclusif du produit
ainsi désigné.
6.2 Exigences générales relatives à la machine MEX-TRB/P de bureau et à l’éprouvette d’essai
6.2.1 Machine MEX-TRB/P de bureau
Avant l’essai, la machine MEX-TRB/P de bureau doit être maintenue à la température et l’humidité
contrôlées constantes indiquées en 7.1. La machine MEX-TRB/P de bureau emballée doit être sortie de son
emballage fourni par le fabricant avant tout essai et elle doit être soumise à l’essai dès que possible dans les
24 h qui suivent. La durée d’exposition de la machine MEX-TRB/P de bureau sortie de son emballage dans
l’environnement de conditionnement doit être enregistrée.
Lorsqu’un filament thermoplastique est introduit de force dans la buse d’extrusion pendant l'installation de
la machine MEX-TRB/P de bureau, tout filament consumé attaché autour de la partie extérieure de la buse
doit être nettoyé avec de l’acétone ou de l’alcool éthylique une fois que la buse a refroidi. Ces substances
chimiques utilisées pour éliminer les résidus doivent s’être totalement évaporées avant de charger la
machine MEX-TRB/P de bureau dans l’ETC.
6.2.2 Filament
Le filament de matière première fourni par le fabricant doit être stocké comme recommandé par le fabricant
du filament et il doit être déballé dès que possible avant de le soumettre à l’essai dans les 24 h et de le
charger dans la buse. La durée d’exposition du filament sorti de son emballage dans l’environnement de
conditionnement doit être enregistrée. Une fois le filament chargé dans la buse de la machine MEX-TRB/P
de bureau, il ne doit pas être remplacé par d’autres types de filaments. La masse du filament utilisé (c’est-
à-dire de l’éprouvette d’essai finie, supports inclus) doit être déterminée à 0,01 g près. L’éprouvette d’essai
est placée dans un dessiccateur et est autorisée à sécher une fois pendant 1 h jusqu’à ce que la différence de
poids avec l’éprouvette d’essai séchée soit inférieure à 1 %.
Les informations concernant le filament et la machine MEX-TRB/P de bureau utilisés pour imprimer une
éprouvette d’essai doivent être enregistrées conformément à 9.2 pour informer sur leur historique.
6.2.3 Éprouvette d’essai
Le modèle de cette éprouvette d’essai mesure 70 mm × 70 mm × 15,4 mm. Chaque élément de l’éprouvette
d’essai doit être fabriqué comme l’artéfact spécifié dans l’Annexe B. La durée totale de fabrication peut être
ajustée pour imprimer pendant 4 h en se basant sur les conditions recommandées par le fabricant pour
les conditions normales de fonctionnement spécifiées dans le Tableau A.1. La durée de fabrication doit être
ajustée pour fabriquer pendant plus de 4 h dans les conditions normales de fonctionnement recommandées
par le fabricant, telles que la vitesse d’impression, l’épaisseur de couche, les pourcentages de remplissage
(densité), etc.
L’éprouvette d’essai ci-après (voir Figure 1) comprend plusieurs éléments ayant une géométrie simple, placés
sur une base de forme carrée. Il y a 5 formes différentes avec des éléments positifs et négatifs par rapport à
la surface, tels que des blocs rectangulaires positifs et négatifs de tailles différentes, une tour octangulaire,
différents types de polices de caractères. Cette éprouvette d’essai sert à mesurer les taux d’émission de
particules et de produits chimiques pendant le fonctionnement d’une machine de FA MEX de bureau et non à
vérifier l’exactitude de l’éprouvette d’essai.
Le modèle numérique en 3D pour une éprouvette d’essai peut être téléchargé au format de fichier STL en
cliquant sur le lien fourni dans l’Annexe B dans la version numérique du présent document.
Les éléments de l’éprouvette d’essai doivent être tels qu’illustrés dans l’Annexe B.
Dimensions en millimètres
Figure 1 — Éprouvette d’essai
7 Conditions de l’ETC et modes opératoires d’essai
7.1 Conditions générales de l’ETC
La taille de chambre appropriée en fonction du volume de la machine MEX-TRB/P de bureau est choisie
d’après le critère du facteur de charge obtenu avec la Formule (1):
V
AM
00,,10<< 25 (1)
V
c
où
V est le volume de la machine de FA MEX de bureau, en m ;
AM
V est le volume de la chambre d’essai d’émission, en m .
C
Si une machine MEX-TRB/P de bureau est prévue pour des systèmes montés au sol tels que ceux utilisés
à des fins non industrielles et si elle satisfait à la qualification de la Formule (1), cette méthode d’essai est
applicable d'une manière générale aux machines MEX-TRB/P. Il convient que le Volume VAM soit mesuré en
utilisant les trois côtés les plus longs assemblés de la machine MEX-TRB/P de bureau.
Pour l’ETC, les essais d’émission doivent être exécutés à 23 °C et à 50 % HR conformément à l’ISO 554. La
chambre d’essai doit être capable de contrôler la température et l’humidité dans les plages de conditions ci-
après pendant la durée des phases pré-extrusion, d’extrusion et post-extrusion.
a) Température: 23 °C ± 2 °C
b) Humidité: 50 % ± 5 % HR
c) Vitesse de l’air: 0,1 m/s à 0,3 m/s
−1
d) Taux de renouvellement de l’air: n·h
La vitesse de l’air doit être mesurée à un endroit situé à 15 cm au-dessus de la machine MEX-TRB/P de
bureau, au milieu de la machine par rapport à la longueur et à la largeur, et elle doit être mesurée dans la
direction parallèle au sol de l’ETC et perpendiculaire au côté de l’ETC par lequel pénètre le flux d’air.
Pour un volume d’ETC de 5 m ou plus, le taux de renouvellement de l’air de l’ETC doit être situé dans la plage
−1 3 −1
de (0,5 à 2,0) h , tandis que pour un volume inférieur à 5 m , il doit se situer dans la plage de (0,5 à 5,0) h .
7.2 Concentration de fond de l’ETC
−3
Pour la chambre d’essai non chargée, la concentration de fond des particules doit être inférieure à 100 cm
−1
lorsque le taux de renouvellement de l’air est n = 1·h . Les exigences concernant la concentration doivent
être confirmées en incluant la taille de particules inférieure à 300 nm à l’aide des instruments de mesure des
aérosols spécifiés en 6.1.3. Les COVT doivent être inférieurs à 20 µg/m et la concentration de chaque espèce
de COV cible et des aldéhydes doit être inférieure à 2 µg/m .
7.3 Préparation de l’ETC et de l’imprimante 3D de bureau
La machine MEX-TRB/P de bureau et le filament doivent être stockés dans une pièce climatisée (23 °C, 50 %
HR) dans leur emballage d’origine avant l’essai. L’essai doit être initié dans les 24 h suivant le déballage de la
machine MEX-TRB/P de bureau et du filament.
Les parois intérieures de l’ETC doivent être nettoyées avec un détergent alcalin et rincées à l’eau distillée
comme décrit dans l’ISO 16000-9, puis par un nettoyage avec de l’air frais d’un volume équivalent à au moins
4 fois la capacité intérieure de la chambre, afin de satisfaire aux exigences spécifiées en 7.2
Une machine MEX-TRB/P de bureau conforme aux exigences spécifiées en 6.2.1 doit être installée au centre
de l’ETC par rapport à la longueur et à la largeur de l’ETC, à une hauteur située entre 1 et 1,5 m du sol. Un
ordinateur équipé du logiciel de commande de l’imprimante 3D de bureau MEX-TRB/P doit être raccordé
depuis l’extérieur de l’ETC à la machine MEX-TRB/P de bureau se trouvant à l’intérieur. Toutes les lignes de
prélèvement de particules et de produits chimiques doivent être en un matériau conducteur afin de réduire
au minimum les pertes de particules dues à l’électricité statique. Les lignes de prélèvement doivent être
nettoyées régulièrement avant et après l’essai.
La position des ports de prélèvement d’aérosols et de substances chimiques doit être située à au moins 10 cm
de la paroi intérieure de la chambre et à au moins 30 cm de l’imprimante 3D de bureau. Il convient que la
longueur des lignes de prélèvement depuis la paroi extérieure de la chambre soit la plus réduite possible
(longueur maximale de 3 m) et qu’il n’y ait pas de courbes serrées.
Il convient d’essuyer ou de passer l’aspirateur sur la machine MEX-TRB/P de bureau et tous les équipements
auxiliaires afin d’éliminer la poussière ou la saleté. Après le montage de l’imprimante 3D de bureau MEX-
TRB/P, du filament et de tous les équipements auxiliaires nécessaires au fonctionnement à l’intérieur de
l’ETC, l’imprimante 3D de bureau doit être conditionnée avec de l’air propre dans l’environnement contrôlé
jusqu’à ce que les concentrations de fond dans l’ETC satisfassent aux exigences spécifiées en 7.2.
La Figure 2 illustre de façon schématique le système d’essai.
7.4 Phase pré-extrusion
La pré-extrusion est la phase de préparation au cours de laquelle l’imprimante 3D de bureau est raccordée à
une alimentation électrique à l’intérieur de l’ETC en étant juste réglée sur MARCHE. La mise en température
de la plateforme de fabrication et de la buse correspond au statut en attente de démarrage.
Avant l’extrusion, la machine MEX-TRB/P de bureau doit être branchée et contrôlée depuis l’extérieur de
l’ETC, et le renouvellement de l’air dans l’ETC doit être poursuivi pour maintenir la concentration en nombre
de particules et les concentrations en COVT, COV individuels et aldéhydes à l’intérieur de l’ETC à une valeur
inférieure à la concentration de fond. S’assurer que la pré-extrusion commence au moins 1 h à 2 h avant
l’extrusion, pour laisser le temps de réaliser le prélèvement requis en 7.7.2. Les instruments de Mesure des
Aérosols doivent effectuer des enregistrements de la phase pré-extrusion jusqu’à la phase post-extrusion.
7.5 Phase d’extrusion
La phase d’extrusion est la phase opérationnelle pendant laquelle la machine MEX-TRB/P de bureau à
l’intérieur de l’ETC entre en fonctionnement et pendant laquelle le matériau est extrudé dans une forme
tridimensionnelle.
Passer en phase d’extrusion en envoyant une commande d’impression depuis le PC raccordé à la machine
MEX-TRB/P de bureau et en augmentant la température de la tête de la buse et de la plaque du lit d’impression.
La phase d’extrusion se termine lorsque l’éprouvette d’essai finale est complètement fabriquée. La durée
totale d’impression et les paramètres de procédé du logiciel de la machine MEX-TRB/P de bureau pendant un
cycle de fabrication doivent être consignés.
7.6 Phase post-extrusion
La phase post-extrusion est la phase finale, une fois que la fabrication additive est déjà terminée. La phase
post-extrusion commence à la fin de la phase d’extrusion, et le taux de renouvellement de l’air doit se
poursuivre pendant au moins un renouvellement de l’air et jusqu’à ce que les niveaux d’aérosols retournent à
leurs niveaux de fond observés avant l’essai.
7.7 Prélèvement de particules et de substances chimiques
7.7.1 Particules
Le nombre de PF et de PUF doit être compté et enregistré depuis le début de la phase pré-extrusion jusqu’à
la fin de la phase post-extrusion.
7.7.2 Substances chimiques
Les prélèvements de COV et d’aldéhydes à partir de l’ETC doivent avoir lieu deux fois, au même moment, lors
des phases suivantes:
a) Phase pré-extrusion.
Le prélèvement de la concentration de fond de la machine MEX-TRB/P de bureau à l’intérieur de l’ETC doit
être effectué pendant la phase pré-extrusion au moins 1 h avant que l’extrusion commence. La quantité est
prélevée pendant 1 h à un taux de prélèvement de 100 ml/min à 200 ml/min. La durée de prélèvement et la
quantité doivent être déterminées par la concentration de substances chimiques émises par l’imprimante
3D de bureau. Les modes opératoires de prélèvement et d’analyse pour les COV et les aldéhydes doivent être
réalisés conformément à l’ISO 16000-3 et l’ISO 16000-6.
b) Phase d
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