Bei uns läuft fast täglich ein Drucker, und zwar in einem Raum, in dem auch Menschen sind. Die Frage, was so ein Gerät in die Luft abgibt, ist für uns deshalb nicht akademisch: Wir atmen die Antwort ein.
Dazu gibt es inzwischen ordentliche Forschung. Ein 3D-Drucker ist eine echte Emissionsquelle, wie stark, hängt vor allem vom Material ab, und die wirksamen Gegenmassnahmen sind bekannt und gemessen. Völlig harmlos ist das also nicht, ein Grund zur Panik aber auch nicht.
Partikel und Gase
Wer von «Dämpfen» spricht, meint meistens den Geruch. Beim Schmelzschichtdruck entstehen aber zwei ganz unterschiedliche Arten von Emissionen, und sie brauchen unterschiedliche Gegenmittel.
- Ultrafeine Partikel (UFP) sind winzige Feststoffteilchen unter 100 Nanometer, rund tausendmal dünner als ein menschliches Haar. Die gemessenen Emissionsraten von Tischgeräten liegen je nach Drucker, Material und Betttemperatur zwischen etwa 100 Millionen und 100 Milliarden Partikeln pro Minute. Solche Teilchen sind klein genug, um bis tief in die Lunge zu gelangen.
- Flüchtige organische Verbindungen (VOC) sind gasförmige Chemikalien, die beim Aufschmelzen des Kunststoffs frei werden. Sie verursachen den typischen Geruch, wobei längst nicht jede davon riecht.
Ein Filter, der nur Partikel abfängt, tut deshalb nichts gegen Gase, und umgekehrt. Wer nur eines von beidem bekämpft, hat die halbe Arbeit gemacht und fühlt sich trotzdem sicher.
Das Material macht den grössten Unterschied
Am meisten bewirkt die Wahl der Filamentrolle, mehr als die Wahl des Druckers. Die Unterschiede sind deutlich:
- ABS ist der Problemfall. Messungen zeigen Styrol-Emissionen in der Grössenordnung von 10 bis 110 Mikrogramm pro Minute, und bei den Partikeln liegt ABS insgesamt etwa drei- bis viermal höher als PLA.
- PLA ist die harmloseste gängige Option. Seine Hauptverbindung ist Lactid, gemessen bei rund 4 bis 5 Mikrogramm pro Minute, also grob eine Grössenordnung unter dem Styrol aus ABS. Ausserdem druckt PLA kühler, und die Temperatur ist einer der Treiber.
- PETG liegt dazwischen. In Untersuchungen wurden unter anderem Ethylbenzol, Toluol und Xylol nachgewiesen, teils auch Styrol.
«PLA ist aus Mais, also ungefährlich» greift trotzdem zu kurz. Auch PLA erzeugt ultrafeine Partikel in erheblicher Zahl, und in Zellversuchen zeigten sowohl PLA- als auch ABS-Partikel toxische Effekte. Der Rohstoff sagt wenig darüber aus, was bei 210 Grad an der Düse passiert. PLA ist die deutlich bessere Wahl, unbedenklich ist es deswegen nicht. Welches Material wofür taugt, haben wir im Beitrag PLA, PETG oder ASA ausführlicher aufgeschrieben.
Nach dem Druck geht es weiter
Dieser Befund hat uns selbst am meisten überrascht. Intuitiv würde man annehmen: Drucker fertig, Emission vorbei, Raum wieder normal. Die Messungen zeigen etwas anderes.
In einer Untersuchung stiegen die ultrafeinen Partikel erwartungsgemäss während des Drucks an. Die etwas grösseren Feinpartikel nahmen danach aber weiter zu, bis zum nächsten Morgen. Die während des Drucks ausgestossenen Dämpfe kondensieren nach und nach und bilden neue Partikel, und die Belastung im Raum verlagert sich so zeitlich nach hinten.
Wer abends einen langen Druck startet und die Tür zumacht, betritt am Morgen also eher den Höhepunkt als einen ausgelüfteten Raum. Lüften lohnt sich deshalb gerade dann, wenn die meisten es für erledigt halten: nach dem Druck.
Was gesichert ist und was nicht
Gesichert ist, dass Tischdrucker erhebliche Mengen ultrafeiner Partikel und teils bedenkliche VOC abgeben. In Zell- und Tierversuchen lösten diese Partikel toxische und entzündliche Reaktionen aus. Das ist reproduziert und unstrittig.
Offen ist, ob vor allem die Partikel, vor allem die Gase oder ihr Zusammenspiel für gesundheitliche Effekte verantwortlich sind; das sagt die Forschung selbst so. Belastbare Grenzwerte für den Hausgebrauch gibt es ebenfalls nicht. Die bestehenden Arbeitsplatzgrenzwerte sind für Industrieumgebungen gedacht und passen nicht zu einem Drucker im Hobbyraum.
Daraus folgt dieselbe Haltung wie beim Lackieren oder Löten: Man macht es nicht dort, wo man schläft, und man sorgt für Luftaustausch.
Was messbar hilft, nach Wirksamkeit sortiert
Zur Wirksamkeit der Massnahmen gibt es Zahlen. In einer Studie mit ABS wurden verschiedene Gehäuse und Absaugungen gegeneinander gemessen:
- Ein Gehäuse mit Abluft nach draussen senkte die Emissionen um 98 bis fast 100 Prozent und war damit klar am wirksamsten. Was aus dem Fenster geht, landet nicht in der Lunge, und es gibt keinen Filter, der versagen könnte.
- Ein vollständig geschlossenes Gehäuse allein schaffte rund 91 bis 95 Prozent, bemerkenswert viel für eine Massnahme ganz ohne Technik.
- Ein teilweise geschlossenes Gehäuse kam nur auf 67 bis 80 Prozent. Dem getesteten Gehäuse fehlte der Boden, und daran sieht man, dass es auf die Dichtheit ankommt.
- Gehäuse mit HEPA-Filter erreichten je nach Ausführung 85 bis 99 Prozent.
Warum die Filter so unterschiedlich abschnitten, ist die nützlichste Erkenntnis der ganzen Studie. Bei den schwachen Aufbauten vermuteten die Autoren, dass Luft am Filter vorbeiströmte, wegen schlecht sitzender Dichtungen oder lose eingelegter Filter. Ein Filter, der nicht sauber abgedichtet ist, lässt einen guten Teil der Luft ungefiltert durch. Beim Nachrüsten ist die Dichtung deshalb wichtiger als die Filterklasse.
Einiges geht auch ohne Umbau:
- Stell den Drucker an den richtigen Ort, die einfachste und am häufigsten ignorierte Massnahme. Er gehört nicht ins Schlafzimmer und nicht auf den Schreibtisch, an dem acht Stunden am Tag jemand sitzt. Ein Nebenraum mit Fenster bringt mehr als jedes Filtersystem am falschen Platz. In einer Messung sank die Partikelkonzentration allein dadurch, dass der Drucker in einen separaten, belüfteten Raum kam, von rund 16 300 auf etwa 5 000 Partikel pro Kubikzentimeter.
- Kombiniere beide Filtertypen: HEPA für die Partikel, Aktivkohle für die Gase. Eines allein deckt nur die Hälfte des Problems ab.
- Wechsle das Material, wo es geht. Von ABS auf PETG oder PLA umzusteigen ist die einzige Massnahme, die nichts kostet und die Quelle selbst kleiner macht.
- Achte beim Kauf auf die Zertifizierung. Für Emissionen von 3D-Druckern in Wohn-, Schul- und Büroräumen gibt es mit ANSI/CAN/UL 2904 eine eigene Norm mit Prüfverfahren und Grenzwerten, und einzelne Consumer-Geräte sind danach zertifiziert. Beim Neukauf ist das ein hartes Kriterium und kein Werbeversprechen.
Die Gehäusestudie wurde allerdings ausschliesslich mit ABS durchgeführt. Für PLA und PETG dürften die Verhältnisse ähnlich, aber nicht identisch sein.
Resin-Druck: ein anderes, ernsteres Kapitel
Alles bisher Gesagte betrifft den Filamentdruck. Wer mit flüssigem Harz arbeitet, hat es mit einer anderen Risikoklasse zu tun, und die ist besser belegt als beim Filament.
Beim Resin gelangen die Stoffe vor allem über die Haut in den Körper, weniger über die Lunge. Viele Photopolymer-Harze sind Sensibilisatoren: Wiederholter Hautkontakt kann eine allergische Reaktion auslösen, die dann bleibt, und einmal sensibilisiert reicht später eine geringe Menge. Dazu kommen die Gase. Untersuchungen über den gesamten Ablauf aus Drucken, Waschen und Nachhärten fanden zwischen 30 und über 100 einzelne VOC, darunter Reizstoffe und Sensibilisatoren.
Viele dieser Verbindungen sind geruchlos, deshalb ist «riecht nicht» beim Resin-Druck kein Sicherheitssignal. Nitrilhandschuhe, Augenschutz, konsequente Lüftung und sauberes Entsorgen von Harzresten und Waschalkohol gehören hier zur Grundausstattung.
Wir drucken bewusst kein Resin. Die Detailauflösung wäre reizvoll, aber der Aufwand für sicheres Arbeiten steht in keinem Verhältnis zu dem, was unsere Teile brauchen.
Wie wir es halten
Unsere Drucker stehen in einem separaten Raum ausserhalb des Wohnbereichs, der gelüftet wird, auch nach dem Druck. Gedruckt wird PLA und PETG, kein ABS. Damit kombinieren wir die drei Massnahmen mit dem besten Verhältnis von Aufwand zu Wirkung.
Für dich als Kundin oder Kunde heisst das: Wer ein fertiges Teil bestellt, hat die Emissionen gar nicht erst im eigenen Zuhause. Sie sind in unserer Werkstatt entstanden, wo Absaugung und Lüftung dafür da sind. Ein ausgehärtetes, abgekühltes PLA-Teil gast nicht nennenswert weiter; die Emissionen in diesem Artikel entstehen beim Druckvorgang.
Das gilt genauso für Auftragsdrucke und für Ersatzteile, die es nirgends mehr zu kaufen gibt. Und wenn du selbst druckst, fang beim Aufstellort an. Ein teurer Filter am falschen Platz bringt weniger als ein offenes Fenster am richtigen.
Fragen zu einem konkreten Material oder Einsatzzweck? Schreib uns über den Support. Wir sagen dir auch, wenn 3D-Druck für deinen Fall die falsche Antwort ist.