Magazine Mercredi 27 novembre 2019 - 21:52

Risques et prévention pour la fabrication additive utilisant des poudres métalliques

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Afin d’accompagner les utilisateurs dans leur démarche de prévention des risques spécifiques à cette technologie, l’INRS a publié une première fiche pratique de sécurité intitulée « Fabrication additive ou impression 3D utilisant les poudres métalliques, ED 144 ».

Pour l’industrie manufacturière, la fabrication additive n’est plus une nouveauté depuis maintenant plusieurs années. La majorité des acteurs du secteur connaissent ou utilisent cette technologie pour le prototypage, l’outillage ou encore la fabrication de pièces fonctionnelles ; l’offre en termes de guides, de tutoriels ou d’encyclopédies décrivant la fabrication additive est par ailleurs suffisamment étoffée pour répondre à tous les besoins. En revanche, on ne trouve encore que peu de conseils quant à l’identification et la prévention des risques spécifiques à cette technologie. Le comité de normalisation ISO/TC 261 responsable des normes de fabrication additive a créé un groupe de travail, WG6, qui rédige une norme sur les aspects hygiène et sécurité. Précisons néanmoins, d’une part, que ces textes ne seront pas publiés avant plusieurs années, d’autre part, qu’ils représenteront un consensus international et non les meilleures solutions disponibles.

Méthodologie et publication de l’INRS

En France, l’INRS (Institut national de recherche et sécurité) s’est saisi de cette question. Il y a trois ans, l’institut a démarré un projet sur la prévention des risques spécifiques à la fabrication additive. Dans un premier temps, nous avons évalué la taille de la population travaillant dans ce secteur. Deux filières ont été identifiées. La première concerne la transformation des matières plastiques par fabrication additive, et surtout les imprimantes 3D à fil plastique qui représentent plus de trois quarts des machines. Cette filière est importante tant par le nombre de machines que par le nombre d’opérateurs susceptibles d’être exposés. La deuxième est la fabrication additive utilisant des poudres métalliques. Cette filière, même si elle comporte moins de machines, utilise ou émet des matières premières potentiellement dangereuses. Dans un second temps, l’INRS a analysé le danger des produits manipulés ou émis par cette activité et mesuré les possibles expositions des opérateurs. En parallèle, nous avons défini de bonnes pratiques pour maîtriser les risques identifiés.

Afin d’accompagner les utilisateurs dans leur démarche de prévention de risques spécifiques, l’INRS a publié une première fiche pratique de sécurité, Fabrication additive ou impression 3D utilisant les poudres métalliques, ED 144, dont le but est de démystifier l’évaluation des risques et de fournir des solutions concrètes et applicables en l’état. Elle sera complétée par une fiche pratique de sécurité pour la fabrication additive utilisant des matières plastiques et, dans les années à venir, un guide plus détaillé avec des exemples de réalisations de solutions de prévention. Les machines utilisant un fil métallique n’ont pas été retenues pour l’instant dans la mesure où cette technologie est proche du soudage laser, une industrie connue, pour laquelle l’INRS a déjà publié une série de documents.

De nouveaux risques

D’autres publications spécialisées ayant déjà fourni la description des procédés de fabrication concernés, la fiche ED 144 est principalement consacrée à la prévention des risques. Si les risques induits par le laser et la manipulation de poudres métalliques sont déjà connus dans certaines industries, la fabrication additive introduit des risques chimiques ainsi que des risques d’incendie et d’explosion dans des activités qui ne sont pas habituellement confrontées à ce type de problématique : des risques dus à la matière première (par exemple le nickel, qui est allergisant et cancérogène, ou le cadmium), mais aussi aux produits de dégradation ou de transformation (oxydes de certains métaux comme le chrome VI, le cobalt III, etc., qui sont également cancérogènes), ainsi qu’aux produits annexes (solvants de nettoyage, gaz d’inertage). Au-delà des effets sur la santé du fait de la nature même des substances, la finesse des poudres utilisées peut également entraîner des difficultés respiratoires et de l’asthme. Un autre danger important à prendre en compte est l’inflammabilité de la majorité des poudres. En outre, même si certaines poudres ne sont pas officiellement classées comme inflammables, elles peuvent le devenir dans certaines conditions de température, de concentration, etc.

Principes de base en prévention

La prévention passe par des principes de base comme la suppression ou la substitution des substances dangereuses. Si cette solution n’est pas applicable, le travail en circuit fermé doit être utilisé. Pour les cas où le travail en circuit fermé n’est pas possible, le captage et la ventilation des polluants sont nécessaires, et des EPI (équipements de protection individuelle) doivent être utilisés en complément. Les principes de prévention doivent être appliqués à toutes les étapes de la fabrication additive, en commençant par la réception de la matière première et le stockage, en passant par la fabrication proprement dite et en finissant par la maintenance et les déchets. Les statistiques montrent que la majorité des accidents ou des situations à risque est reliée aux activités annexes. Les machines de fabrication additive utilisant des poudres métalliques sont étanches en fonctionnement, respectent la directive CE « Machines » et posent donc peu de soucis en fonctionnement. Ce sont les étapes de finition, de nettoyage, de changement de filtres, d’alimentation en poudre, etc., qui comportent le plus de risques pour l’opérateur. Les premières mesures d’exposition disponibles montrent l’existence de situations à risques pour les opérateurs.

Les solutions proposées pour chaque étape de la fabrication additive constituent le cœur de la fiche de prévention. Le transvasement des matières en circuit fermé, l’emploi de machines équipées de boîtes à gants, le captage des émissions lors des travaux de finition, le dimensionnement de la ventilation générale, la ventilation des stockages, le traitement des déchets avec le même soin que pour les autres produits chimiques font partie des conseils préconisés. 

Pour plus de détails, vous pouvez télécharger librement le document sur le site de l’INRS à l’adresse : http://www.inrs.fr/media.html?refINRS=ED%20144.

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