Qu’est-ce qui est émis par nos imprimantes 3D ?

Avez-vous déjà remarqué cette odeur dérangeante lorsque vous êtes près de votre imprimante 3D ? Il s’agit en fait d’un mélange de nanoparticules et de gaz nocifs engendrés par la fusion du plastique. Nous avons déjà tous senti cette odeur de plastique fondu, et nous savons qu’elle ne peut pas être bonne pour notre santé !

Plusieurs scientifiques l’ont aussi sentie, se sont intéressés au problème, et à vrai dire les résultats sont alarmants ! Nous avons tendance à croire que ces petites machines de fabrication aux allures de jouets sont inoffensives, mais comme l’expliquent plusieurs publications scientifiques, c’est loin d’être le cas.

Une étude scientifique publiée par Environmental Science & Technology nous démontre que d’après leurs expériences :

Si nous considérons une imprimante 3D fonctionnant en continu dans un bureau de 45 m3 meublé et ventilé (avec un air renouvelé entièrement toutes les heures), nous observons une concentration en particules ultrafines de 58 000 particules/cm3. Cela est 11 fois plus que ce que l’on observe dans l’air ambiant d’une maison, d’un bureau ou d’une école. 50 000 particules/cm3 : c’est ce que l’on considère comme un pic de pollution.

Ce n’est pas tout ! En plus d’émettre de très hautes concentrations de particules ultrafines, la fusion des plastiques émet aussi beaucoup de gaz (Appelé COV : Composé Organique Volatile). 
Si nous revenons à la configuration de notre exemple, la concentration en styrène (classifié comme cancérigène) est d’environ 150µg/m3, soit 20 fois plus que la plus grande concentration en styrène mesurée dans des bureaux commerciaux aux Etats-Unis. D’autres gaz sont aussi émis, tel que le caprolactame qui est lui aussi présent en grande quantité : 244µ/m3 ! Cela représente 5, 34, et 111 fois les niveaux d’expositions recommandés pour des expositions aigues, de 8 heures, et chroniques, d’après le OEHHA (California Office of Environmental Health Hazard Assessment)(2)

Vous l’avez compris, les Imprimantes 3D FDM de bureau d’aujourd’hui ne sont vraiment pas adaptées à des utilisations de « bureaux ».

Malgré le manque d’information sur le sujet, les utilisateurs d’imprimantes 3D comprennent rapidement qu’il faut prendre ses précautions. En effet, nous sommes beaucoup à avoir expérimenté le shoot à l’ABS, celui qui sent mauvais, qui pique les yeux, prend la gorge, donne la migraine… Du coup, on déplace l’imprimante le plus loin possible de nous, dans une autre pièce, près d’une fenêtre ouverte….

Certains utilisateurs peuvent se contenter de cela, mais d’autres non. Je pense à plusieurs de nos clients en écrivant ceci : ce client qui habite dans un studio à New-York, au-dessus d’une avenue plus que fréquentée, ou celui qui habite au Canada, là où il peut faire moins 40°C. Pour eux vivre avec sa fenêtre ouverte est tout simplement inimaginable !

On pense aussi à toutes ces écoles et universités qui ont placé des imprimantes 3D dans les salles de classe, et qui petit à petit, les remettent dans les cartons car elles sentent le danger ! C’est dommage de se priver de cette technologie dans l’éducation car les possibilités apportées sont immenses et très bénéfiques !

Mais les professeurs ont bien raison de se méfier, ils savent que ces particules ultrafines sont un problème très sérieux : ce sont elles qui sont les plus dangereuses. En effet, comme on le comprend facilement, les taux de pénétration augmentent quand la taille diminue. Donc dans notre cas de particules ultrafines, aussi appelées nanoparticules car leur taille est comprise entre 1 et 100 nm, elles sont capables de pénétrer dans notre sang à travers les alvéoles pulmonaires, et ainsi interagir avec tous nos organes pour ensuite causer des maladies très sérieuses : Maladies neurologiques, maladies cardiaques, cancers…

Toutes ces maladies dues à la pollution aux particules sont bien connues des différents organismes de santé. Aujourd’hui, on considère les maladies causées par la pollution aux particules fines comme la 3ème cause de mortalité en France ! C’est plus de 48 000 morts par an, juste en France ! Autant dire que c’est LE problème de santé du 21ème siècle.

Donc on fait quoi ? On arrête l’impression 3D de bureau et on laisse ça aux pros comme on l’a fait entre 1989 et 2009 (période de validité du brevet FDM) ? NON : On trouve une solution ! 
Et là, ce n’est pas évident… Les principales solutions existantes sont : Les capots spécifiques aux machines, ou les boites.

Soyons sérieux une minute, qui a envie d’enfermer son imprimante 3D dans une boite ? Pas moi en tout cas. J’ai donc regardé du côté des capots, et là, ça n’allait pas vraiment non plus :

Une option à plus de 300€, utilisant un filtre HEPA d’aspirateur et ne filtrant aucun gaz. Quid de l’efficacité ? Aucune information disponible, aucun test réalisé, il se peut que le truc ne serve strictement à rien, ce qui est très probable.

Et puis, ces capots sont quasiment plus gros que la machine! Mes imprimantes étant empilées sur une étagère, il m’est impossible de les utiliser.

C’est à ce moment-là que je me suis dit qu’il y avait un problème à résoudre, et un problème de taille : Réaliser un système de filtration réellement efficace, sur les nanoparticules et les gaz, testé et certifié pour ainsi être sûr de son efficacité. De plus, pour que tout le monde puisse l’utiliser, je le voulais compact, à prix abordable, adaptable à n’importe quelle configuration et compatible avec toutes les Imprimantes 3D.

C’est de là que m’est venue l’idée : Pourquoi laisser aux particules le temps de se propager ? Il faut les aspirer directement là où elles sont produites : où le filament fond, dans la buse d’extrusion. Et c’est comme ça que l’aventure Zimpure commença.

Nous avons réalisé plusieurs prototypes, et les tests faits à la maison étaient encourageants : Les odeurs disparaissaient ! Mais cela ne prouvait rien, on voulait savoir exactement de combien les émissions étaient réduites. On a donc contacté une dizaine de laboratoires susceptibles d’avoir le matériel nécessaire pour réaliser nos expériences. C’est finalement le LSCE du CEA qui a répondu présent. Sous la tutelle de Roland Sarda Esteve, chercheur dans ce laboratoire spécialisé dans les sciences de l’environnement et du climat nous avons pu réaliser de multiples expériences. Nous avons ainsi testé différents filtres, différents embouts d’aspiration, différentes centrifugeuses, jusqu’à trouver le combo à la hauteur de nos attentes : 99% de filtration pour les particules, et plus de 90% pour les gaz.

Nous sommes aujourd’hui fiers de notre produit, Zimpure : une solution vraiment efficace et à prix abordable contre ce problème de taille ! Notre système d’aspiration à la source grâce aux embouts sur mesure est quelque chose de nouveau, personne ne l’avait encore jamais réalisé avant nous. Comme toute nouveauté, certains restent sceptiques mais nous croyons en notre solution. Notre système donne la possibilité d’être adapté à toutes les imprimantes 3D, et les tests que l’on réalise en laboratoire avec plusieurs chercheurs nous rendent confiants. De plus, nos premiers utilisateurs nous rapportant leur satisfaction suite à la disparition des odeurs nous motivent à pousser notre projet aussi fort que l’on peut ! C’est pourquoi nous avons développé une nouvelle version, plus professionnelle, fabriquée en injection plastique, ultra silencieuse, avec option de démarrage automatique.

Nous avons rendu cette nouvelle version disponible en précommande sur Kickstarter pour récolter les fonds nécessaires au lancement de sa fabrication.

Si pour vous aussi ce sujet est important, ou si vous voulez nous soutenir dans notre projet, n’hésitez pas à partager cet article autour de vous.

Sources :

Emissions of Ultrafine Particles and Volatile Organic Compounds from Commercially Available Desktop Three-Dimensional Printers with Multiple Filaments , 2016, http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.est.5b04983
All OEHHA Acute, 8-hour and Chronic Reference Exposure Levels (chRELs) as of June 2016
https://oehha.ca.gov/air/general-info/oehha-acute-8-hour-and-chronic-reference-exposure-level-rel-summary
Evaluation of an innovative filtration system for Particulate Matter (PM) and Volatile Organic Compounds (VOCs) emitted by Desktop 3D printers, 2017 http://www.zimple3d.com/static/zimpure/study-report/Evaluation-of-an-innovative-filtration-system-for-Particulate-Matter-and-Volatile-Organic-Compounds-emitted-by-Desktop-3D-printers.pdf
http://www.institut-ecocitoyen.fr/pollution/air/particules/taux.php