INAIL - Istituto Nazionale per l'Assicurazione contro gli Infortuni sul Lavoro

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16/07/2020

Tecnologie additive per metalli (cosiddetti processi di stampa 3D), l’utilizzo in sicurezza in una nuova pubblicazione

Il testo, curato dal Dipartimento innovazioni tecnologiche e sicurezza degli impianti, prodotti e insediamenti antropici (Dit) dell’Inail e dall’Associazione italiana tecnologie additive (Aita), illustra i rischi derivanti dall’impiego di queste attrezzature e le misure di protezione da osservare per ridurli

La sicurezza nelle tecnologie additive
ROMA - La pubblicazione Inail “La sicurezza nelle tecnologie additive per metalli” (Fusione o sinterizzazione a letto di polvere. Linee di indirizzo) nasce dall’esigenza di avere un primo documento di riferimento per l’individuazione dei pericoli specifici presenti nelle attrezzature che adottano tecnologie additive. Curato dal laboratorio 2 “Macchine e attrezzature di lavoro” del Dipartimento innovazioni tecnologiche e sicurezza degli impianti, prodotti e insediamenti antropici (Dit) dell’Istituto e dall’Associazione italiana tecnologie additive (Aita), il testo approfondisce i concetti base per l’utilizzo in sicurezza delle macchine operanti mediante processi di fusione (powder bed fusion) o sinterizzazione a letto di polvere (powder bed sintering).

Focus sull’utilizzo delle macchine operanti con tecnologia additiva. La pubblicazione si rivolge ai fabbricanti, ai datori di lavoro, alle lavoratrici, ai lavoratori e a quanti operano nel campo della sicurezza del macchinario e si confrontano con l’applicazione delle tecnologie additive in contesti lavorativi, offrendo loro una panoramica su due tipologie di attrezzature maggiormente diffuse nel settore manifatturiero: le macchine che operano la fusione-sinterizzazione di un letto di polveri mediante un laser e quelle che realizzano tale processo mediante un fascio di elettroni. Le tecnologie additive possono essere utilizzate sia per la realizzazione di modelli con elevati livelli di finitura, sia per la produzione di oggetti, in tempi più rapidi, rispetto a quelli delle lavorazioni tradizionali. La normativa attuale tratta esclusivamente le fasi della progettazione di tali macchine. Le linee di indirizzo editate hanno la grande valenza di costituire il primo documento nel suo genere per lo studio e l’analisi degli aspetti di sicurezza e prevenzione durante l’uso di tali macchine.

La monografia si sofferma sul processo di powder bed fusion/sintering. Tra le varie lavorazioni che possono essere impiegate nell’ambito delle tecnologie additive il testo prende in esame il processo di powder bed fusion/sintering, un intervento che utilizza un fascio di energia generato da un laser o da elettroni che in base ai parametri selezionati, (potenza del flusso di energia, caratteristiche chimico-fisiche del materiale lavorato) fonde/sinterizza la polvere di metallo per formare un oggetto solido tridimensionale. I materiali più impiegati in questo tipo di lavorazione sono acciaio (da costruzione, speciale, inox); leghe cromo cobalto; metalli preziosi (oro, argento) alluminio e sue leghe; titanio e sue leghe; nichel; rame e sue leghe (ottone, bronzo).

Una check list indica le misure di prevenzione per garantire l’uso in sicurezza. La pubblicazione illustra grazie anche al supporto di immagini il processo di lavorazione di queste macchine, le principali fonti di pericolo, le misure di sicurezza e protezione. In appendice al testo, oltre a un utile glossario, viene riportata una check list che evidenzia gli aspetti documentali, le misure di prevenzione e tecnico organizzative da osservare per l’utilizzo in sicurezza dei macchinari.

Processi capaci di aggregare materiali per creare oggetti partendo dai loro modelli matematici tradizionali.  La normativa in materia definisce le tecnologie additive come quei processi capaci di aggregare materiali al fine di creare oggetti partendo dai loro modelli matematici tridimensionali, di solito per sovrapposizione di layer (strati) e procedendo in maniera opposta a quanto avviene nei processi sottrattivi dove il prodotto finale è realizzato per sottrazione di materiale (ad esempio asportazione di truciolo). Come sinonimo dell’espressione tecnologie additive viene spesso utilizzato quello di stampa 3D.

Le tecnologie additive sono sempre più presenti nel settore manifatturiero. Questo tipo di tecnologia viene utilizzata per realizzare modelli fisici, prototipi, componenti, attrezzature e prodotti di vario genere in vari materiali, polimerici, metallici, ceramici e composti. Tale varietà può comprendere anche tessuti biologici e composti alimentari come pasta e cioccolato. Queste tecnologie che si stanno sempre più diffondendo nel settore manifatturiero, in particolare nella lavorazione di materiali di difficile fusibilità (leghe per alta temperatura, compositi metalloceramici) comportano la riduzione di scarti e sfridi di lavorazione e il miglioramento dei processi industriali. La connotazione manifatturiera caratterizza nello specifico le tecnologie additive studiate nella pubblicazione Inail, distinguendole da quelle legate al mondo dei “maker” e degli artigiani digitali adottate spesso per applicazioni ludiche e di “personal manufacturing” condotte nell’ambito domestico.

Gli elementi mobili sono tra le fonti di pericolo relative all’utilizzo di queste tecnologie. Dopo aver offerto una panoramica sulle tecnologie additive nel loro complesso, il testo si sofferma sulle fonti di pericolo che possono derivare dall’uso scorretto di questi macchinari: elementi mobili, caduta oggetti, radiazioni e campi, superfici e materiali caldi, pericolo di incendio ed esplosione, elettricità statica, polveri e gas. Per quanto riguarda gli elementi mobili, il contatto di una lavoratrice o di un lavoratore con parti mobili della macchina può produrre: schiacciamento, trascinamento, urto, abrasione, cesoiamento. In questo caso l’adozione delle misure di prevenzione e protezione, tra le quali la scelta del dpi deve considerare diversi aspetti tra cui: la necessità di accedere più o meno di frequente alle zone di pericolo e la velocità di avvicinamento delle parti del corpo.

Tra i rischi connessi a queste lavorazioni anche la caduta oggetti. La caduta oggetti può portare a schiacciamento o contusione di parti del corpo e può verificarsi nelle fasi di trasporto, inserimento ed estrazione della piastra su cui avviene la costruzione degli oggetti, connessione e disconnessione alla macchina di contenitori per la raccolta di polveri di metallo. Nello specifico è opportuno garantire una corretta presa e un giusto posizionamento dell’oggetto da spostare e ove sia necessario prevedere l’adozione di mezzi di movimentazione adeguati.

Schermi di contenimento tra le misure di protezione dalle radiazioni ionizzanti. Le radiazioni ionizzanti comprendono le emissioni radioattive alfa, beta e gamma e i raggi X in grado di provocare danni cellulari e di essere cancerogene, in questo caso le misure di protezione consistono nell’impiego di schermi di contenimento, indicatori di erogazioni raggi o sorgenti collocate fuori dal contenimento. Fra le radiazioni non ionizzanti rientrano le magnetiche e le elettromagnetiche. Qualora fossero presenti rischi residui dovuti alla presenza di campi magnetici o di radiazioni non ionizzanti, dovranno essere fornite informazioni ed esposte avvertenze con simboli e segnali.

Rischi derivanti dall’esposizione al laser. I dispositivi laser incorporati nelle macchine sono sorgenti di radiazioni ottiche coerenti poiché emettono un fascio di luce di un’unica lunghezza d’onda, direzionali, ad elevata intensità. Il rischio che comporta l’esposizione dipende dalla lunghezza d’onda e dall’intensità della radiazione. L’esposizione può causare lesioni ed ustioni agli occhi e alla pelle. La principale misura di protezione, per queste macchine che operano il processo con camera di lavoro chiusa e schermata consiste nello spegnimento della sorgente laser qualora vengano effettuate attività di regolazione, pulizia o manutenzione.

Incendio ed esplosione, elettricità statica e polveri. I materiali utilizzati nei processi analizzati possono comportare la presenza di polveri con caratteristiche granulometriche e/o proprietà chimico-fisiche tali per cui potrebbe verificarsi un incendio e/o innescarsi un’esplosione. L’adozione di corrette procedure di manipolazione va sempre impiegata in presenza di polveri reattive, al fine di eliminare sorgenti di innesco e/o contatto con l’ossigeno.  In particolare l’energia statica, ossia l’accumulo localizzato di cariche elettriche su un materiale, può generare delle scariche che comportano la presenza della sorgente di ignizione.

Misure di protezione da gas inerti. La pubblicazione approfondisce inoltre il tema dei gas inerti (di solito argon, azoto) poiché gli impianti per la fusione laser a letto di polvere di metallo utilizzano questo tipo di sostanza per proteggere la polvere da ossidazioni o combustione durante il processo fusorio. Questi gas essendo incolori, inodori e inerti possono rapidamente causare asfissia sostituendosi all’ossigeno atmosferico. Come misure di protezione viene indicato il posizionamento di sensori di presenza gas pericolosi attorno alla macchina, sensori di monitoraggio ossigeno, impianti di evacuazione gas inerti, sistemi di ventilazione.

Obblighi del fabbricante e del datore di lavoro. Il testo distingue tra obblighi del fabbricante e del datore di lavoro. Prima di immettere la macchina sul mercato il fabbricante deve accertarsi che essa sia conforme ai requisiti di salute e sicurezza previsti dalla legislazione e dalla normativa applicabile. Le istruzioni devono contenere le indicazioni necessarie per l’uso in sicurezza dell’attrezzatura in tutte le diverse fasi: trasporto, installazione/montaggio, lavorazione, manutenzione, controlli, regolazione, pulizia, smontaggio ed essere redatte in una o più lingue ufficiali dell’Unione europea.

Il datore di lavoro deve seguire le indicazioni del fabbricante sul corretto uso della macchina. I principali obblighi del datore di lavoro in materia si trovano nelle indicazioni contenute nel D.lgs. 81/2008 e riguardano: valutazione dei rischi, luoghi di lavoro, uso delle attrezzature di lavoro e dei dpi, segnaletica di salute e sicurezza, movimentazione manuale dei carichi, agenti fisici e chimici, protezione da atmosfere esplosive. Il datore di lavoro è tenuto a seguire le indicazioni fornite dal fabbricante sulla destinazione d’uso della macchina e sulle modalità di utilizzo.

Individuazione dei dpi per le lavoratrici e i lavoratori. Il datore di lavoro deve scegliere e fornire alle lavoratrici e ai lavoratori, in funzione delle condizioni di svolgimento delle loro attività, idonei dpi quali: respiratori  con maschere a pieno e/o a semi-facciale in grado di filtrare le polveri utilizzate eventualmente disperse nell’aria evitandone l’inalazione e il contatto con occhi e mucose; copricapi per evitare il contatto o l’ingresso di polveri nelle orecchie; guanti; calzature di protezione; tute antistatiche; occhiali di protezione contro fasci laser scelti in funzione della lunghezza d’onda.

Misure integrative derivanti dall’emergenza rischio SARS-CoV-2. In considerazione dell’emergenza derivante dal possibile contagio per le lavoratrici ed i lavoratori nel campo manifatturiero e specificatamente per quelle/i che operano con queste tipologie di macchine, il gruppo dei tecnici del laboratorio macchine ed attrezzature di lavoro (Dit) insieme con  alcuni tecnici rappresentativi di aziende appartenenti all’associazione di categoria Aita, stanno elaborando una integrazione della check list con le prescrizioni applicabili per contenere un eventuale contagio. Una prima analisi del rischio che deve essere ulteriormente raffinata è stata presentata da tecnici del laboratorio in un momento di riflessione, attraverso una presentazione in ppt, in occasione del Forum PA 2020 lo scorso 8 luglio.     

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