Le 8 octobre 2020, l’INRS a consacré un webinaire à la fabrication additive (ou impression 3D). L’objectif était d’éclairer les entreprises sur les risques et les solutions de prévention associés à cette nouvelle technique de fabrication qui rencontre un succès grandissant dans l’industrie.

1. Fabrication additive (ou impression 3D) :
Quels risques pour la santé ?
Quelles solutions de prévention ?
8 octobre 2020

2. .2
Intervenant
Cosmin Patrascu
Expert sur le risque chimique, INRS
Les webinaires de l’INRS - Fabrication additive (ou impression 3D) : Quels risques pour la santé ? Quelles solutions de prévention ? – 8 octobre 2020

3. .3
Durée
Les webinaires de l’INRS - Fabrication additive (ou impression 3D) : Quels risques pour la santé ? Quelles solutions de prévention ? – 8 octobre 2020

4. .4
Sommaire
Les webinaires de l’INRS - Fabrication additive (ou impression 3D) : Quels risques pour la santé ? Quelles solutions de prévention ? - 8 octobre 2020
5 Fabrication additive/Impression 3D : de quoi parle-t-on ?
13 Quels dangers ?
20 Quelle exposition ?
31 Solutions pour la prévention des risques
46 Questions - réponses
56 Documentation

5. .5
Fabrication additive/Impression 3D :
de quoi parle-t-on ?

6. .6
Fabrication additive
(impression 3D)
Fabrication additive
(impression 3D)
Technologie de
fabrication de pièces
Conception numérique
Construction couche
par couche
Apport matière /
Transformation matière
Définition
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7. .7
NF ISO 17296 - 2NF ISO 17296 - 2
Photopolymérisation en cuve
Projection de matière
Projection de liant
Fusion sur lit de poudre
Extrusion de matière
Dépôt de matière sous énergie
concentrée
Stratification de couches
Procédés
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8. .8
Procédés
Photopolymérisation en cuve
Projection de matière Projection de liant
Fusion sur lit de poudre
Extrusion de matière
Dépôt de matière sous
énergie concentrée
Stratification de couches
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9. .9
Acteurs
• Polymères
 Poudre
 Fil
 Photopolymères
• Métaux
 Poudre
 Fil
• Céramique
• Béton
• Nourriture
• …
• Polymères
 ABS (acrylonitrile butadiène styrène)
 Polycarbonate
 PLA (poly lactique)
 Silicone
 …
• Métaux
 Al
 Acier Inox
 Ti
 Alliages (Cr-Co…)
 …
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10. .10
Evaluation des risques :
de quoi parle-t-on ?

11. .11
Evaluation des risques
• Danger
 Intrinsèque à l’objet/action
 Ce qui fait « mal »
• Exposition
 Entrer en contact avec…
• Risque = Danger + Exposition
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12. .12
Evaluation des risques
• Ne seront pas traités :
 Risque Machine
(Directive européenne Machine reprise
par la règlementation française –
annexe I de l’article R 4312-1 du code
du travail)
 Risques communs à toute activité
manufacturière
> Manutention
> Electrique
> Récipients sous pression
> …
• Risques spécifiques à la fabrication
additive
 Risque chimique
> Produits utilisés
> Produits émis
> Produits annexes
 Risque incendie explosion
 Mention des TMS, chutes, rayonnement
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13. .13
Quels dangers ?

14. .14
Repérage du danger
• Classification officielle selon le
règlement CLP
• Fiche de données de sécurité
(FDS)
• Données fabricant
• Organismes de prévention
 Carsat
 Service de Santé au Travail (SST)
 INRS
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15. .15
Repérage du danger
• Matière première
 Fil plastique
 Poudre plastique
 Photopolymère
 Poudre métallique
 Fil métallique
 Encres
 …
• Autres produits
 Solvants
 Colles
 Gaz
 Poudres produites
 Poudres ultrafines produites
 Vapeurs produites
 Déchets
 Matière première recyclée
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16. .16
Repérage du danger
Produits utilisés
• Isopropanol : inflammable, irritant yeux,
vertige somnolence.
• Méthacrylate de méthyle : inflammable,
allergie cutanée, irritant voies respiratoires.
• Cyanoacrylate de méthyle : irritant peau,
yeux, respiratoire.
• Nickel : susceptible de provoquer le cancer,
allergie cutanée.
• Cuivre : toxique par inhalation (fabricants).
• Cobalt : allergie cutanée et respiratoire,
cancérogène, reprotoxique.
• Azote : remplace l’oxygène – anoxie.
Produits émis
• Poussières ultrafines : pénétration
alvéolaire, effets respiratoires, effets peu
connus.
• Poussières fines et ultrafines : sensibles à
l’inflammation et à l’explosion.
• Hydrogène : extrêmement inflammables.
• Oxyde Nickel II III IV, oxyde de Cobalt II,…:
cancérogène.
• Styrène : inflammable, nocif par inhalation,
ototoxique&reprotoxique suspecté, irritant…
• Acétone : très inflammable, irritant yeux,
vertiges, somnolence.
• Isopropanol : inflammable, irritant yeux,
vertiges.
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17. .17
Particules ultrafines/nano (˂100nm)
• Déposition variable selon la taille des
particules et leur comportement dans l’air.
• Part des particules déposées dans le
poumon profond plus importante que dans
le cas des particules micrométriques.
• Déposition préférentielle au niveau des
alvéoles pulmonaires.
• Plus de particules se déposent à l’effort ou en
cas de fonction pulmonaire altérée.
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18. .18
Repérage du danger - PUF/nano
Le devenir des nanomatériaux dépend notamment :
• du site de déposition ;
• des caractéristiques physico-chimiques des particules ;
• de l’efficacité des mécanismes physiologiques d’élimination des particules.
Extrait de Oberdörster et al, EHP 2005
Après inhalation, certaines particules peuvent migrer vers :
• le sang ;
• le système lymphatique ;
• les structures cérébrales ;
• la plèvre ;
• d’autres viscères (foie, rate,...).
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19. .19
Repérage du danger - PUF/nano - Effets potentiels
Dépôt
Des particules inhalées dans les voies respiratoires
• Accroissement des espèces réactives de
l’oxygène
• Stress oxydant
• Activation et lésion des cellules des voies
respiratoires
• Inflammation
• Allergie
• Infection
• Obstruction des bronches
• Dommages aux tissus
• Inflammation
• Allergie
• Infection
• Obstruction des bronches
• Dommages aux tissus
Voie neurale
• Nerfs sensoriels
• Ganglions
• Système nerveux autonome
Changement de l’activité
cardiaque électrophysiologique (FC,
ECG)
Changements dans
la fonction respiratoire
Changements dans
la fonction respiratoire
• Sensibilisation neurale
• Dégénérescence
Thrombose
Événements cardiaques
Infarctus du myocarde, arythmie
et/ou décès suivant le statut de l’hôte
Événements cardiaques
Infarctus du myocarde, arythmie
et/ou décès suivant le statut de l’hôte
• Induction de réactions aigües
• Dysfonctionnement de
l’endothélium
• Accroissement du fibrinogène et
de la coagulation
• Activation des leucocytes et
lymphocytes
• Processus inflammatoires
Circulation et tissus externes aux
voies respiratoires
• Cœur
• Foie
• Moelle osseuse
• Cerveau
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Webinaire INRS « Nanomateriaux manufacturés » 2018

20. .20
Quelle exposition ?

21. .21
Caractérisation de l’exposition
1- Par inhalation : fumées, vapeurs, poussières ou gaz.
2 - Par contact cutané : poussières ou solvants.
Deux voies d’exposition principales
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22. .22
Caractérisation de l’exposition - Extrusion matière (polymère)
Polluant Valeurs VLEP Commentaire
Styrène (ABS) 150 à 250 µg.m-3 100 mg.m-3 20x niveau bureaux
Isopropanol 40,8 mg.m-3 MAK 200 mg.m-3
TVOC Emission Max 3552
µg.h-1
- imprimante laser
5782–7735 µg.h−1
PUF (ABS ) 109 à 1011 #.min-1 -
PUF (PLA) 108 à 1010 #.min-1 - PLA ˂ ABS
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23. .23
Caractérisation de l’exposition – Photopolymèrisation (polymère)
Polluant Valeurs VLEP Commentaire
Acétone 26 ppb VLEP 250
ppm
infime
TVOC 14300–23700 µg.h−1 - imprimante laser 5782–
7735 µg.h−1
Extrusion - 3552 µg.h-1
PUF 108#.g imprimé -
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24. .24
Caractérisation de l’exposition - Projection de liant (polymère)
Polluant Valeurs VLEP Commentaire
TVOC Max 1725 µg.m-3 - Valeur technique fumées
de bitume 1600 µg.m-3
Particules (200-
400nm)
104 #.min-1 - 4-7 ordres ˂ Extrusion
STEINLE P. Journal of Occupational and Environmental Hygiene, 2016
STEFANIAK A. Journal of Chemical Health and Safety, 2019
STEFANIAK A. Journal of Occupational and Environmental Hygiene, 2017
AFSHAR-MOHAJER N. Building and Environment, 2015
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25. .25
Caractérisation de l’exposition - Fusion sur lit de poudre (métal)
Polluant Valeurs VLEP Commentaire
Nickel
alvéolaire
99 à 12 µg.m-3 1000 µg.m-3 VLEP Allemagne 5 µg.m-3
Cuivre
alvéolaire
200 µg.m-3 200 µg.m-3 VLEP Allemagne 10 µg.m-3
Cobalt 52,4 µg.m-3 - VLEP USA 20 µg.m-3
PUF 1,6.104 #.cm3 - soudage 4,8.105 #.cm3
PUF 0,12 à 0,33 mg.m-3 5 mg.m-3 Future VLEP ~1 mg.m-3
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26. .26
Caractérisation de l’exposition - Dépôt de matière sous énergie
concentrée (métal)
Polluant Valeurs VLEP Commentaire
PUF enceinte 106 #.cm-3 - soudage 4,8.105 #.cm3
PUF enceinte 0,3–1,3 mg.m-3 5 mg.m-3 Future VLEP ~1 mg.m-3
BEISSER R. Gefahrstoffe– Reinhalt, 2017
BAU S. Journal of Occupational and Environmental Hygiene, 2019
GRAFF P. Journal of Industrial Ecology 2016
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27. .27
Exposition sur 8h vs Exposition ponctuelle
BAU S. Journal of Occupational and Environmental Hygiene, 2019
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28. .28
Caractérisation de l’exposition - espèces dangereuses
• VLEP – obligation règlementaire
• Classés CLP, CIRC, volontaire (fabricant)
 Cancérogènes
 Sensibilisants
 Irritants
 Inflammables
• Poly-exposition (espèces chimiques, vapeurs/particules)
• Particules ultrafines - effets méconnus
• Nouveaux produits : ex. nano dans la poudre recyclée
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29. .29
Evaluation des risques
Pour toutes les étapes
Pré-production Production Post-production Maintenance Stockage
Réception Préparation MP Récupération des pièces Changement ou
nettoyage des
filtres
Matière
première
Reconditionnement Chargement MP Récupération des MP Nettoyage
machine, poste
de travail,…
Déchets,
EPI
Transfert Fabrication Finition (découpe, soudage,
dissolution, collage,
sablage…)
Autres
interventions
Matière
recyclée
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30. .30
Autres risques
• TMS – gestes répétitifs, surtout manipulation de charges ( poudres
métalliques denses)
• Chutes de hauteur – accès en hauteur sur les machines
• Rayonnement – laser en manutention
• Brûlure – accès sur les desktop
• Electrique – accès sur les desktop, machines non-conformes, bricolées,
perte de la certification CE
• Physiques – travail avec des EPI (cagoule, combinaison étanche, etc.) :
irritation, chaleur
• Co-activité
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31. .31
Solutions pour la
prévention des risques

32. .32
Extrusion de matière - Pré-production et stockage
Solutions
• Réception, reconditionnement et transfert -
Solvants
o Eviter les conteneurs peu étanches, souillés ou
abimés.
o Transvasement en circuit fermé ou postes de travail
ventilés.
• Stockage des matières premières ou déchets
o Locaux frais, à l’abri des rayonnements solaires ou
toute autre source de chaleur.
o Solvants - Emballages étanches, en bon état et bien
fermés.
o Ventilation
Risques
• Allergie/irritation :
additifs plastiques,
plastiques, solvants,…
• Risque incendie : produits
combustibles
• FDS, producteur-info,
médecin du travail
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489 M euros CA en 2019, plastique à 87% (SmarTech Analysis rapport 2019)

33. .33
Extrusion de matière – Production et Post-production
Risques
• Brûlure
• Irritations et inconnus :
solvants connus et
vapeurs et PUF
produites
• Risque incendie :
produits combustibles
Solutions
• Fabrication
o Température, matière
o Machines capotées
o Aspirer les rejets de la machine et les rejeter à
l’extérieur.
o Filtrer les rejets.
o Protocole, protection cutanée
o Ventilation générale
• Post traitement
o Poste ventilé avec vitesse d’air de 0.5-1 m/s
(découpe, ponçage, perçage, solvant).
o Ne jamais utiliser de soufflette.
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489 M euros CA en 2019, plastique à 87% (SmarTech Analysis rapport 2019)

34. .34
Influence de température sur l’émission
Samatha Hall & coll. 2019, RR1146, HSE
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PLA ABS

35. .35
Filtration des émissions
Samatha Hall & coll. 2019, RR1146, HSE
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36. .36
Filtration des émissions
SARDA ESTEVE R. Study report 2017
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37. .37
Extraction des émissions
STEFANIAK A. Journal of Chemical Health and Safety, 2019
Dessin d’Eugene Smith
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38. .38
Photopolymérisation en cuve - Pré-production & Stockage
Risques
• Allergie/irritation/nocif/toxique,
CMR : photopolymères (PU,
époxy, acryliques), additifs
plastiques, solvants,…
• Risque incendie : produits
inflammables
• FDS, producteur-info, médecin
du travail
Solutions
• Réception, reconditionnement et transfert
o Eviter les conteneurs peu étanches, souillés ou
abimés.
o Transvasement en circuit fermé ou postes de
travail ventilés.
• Stockage des matières premières ou
déchets
o Locaux frais, à l’abri des rayonnements solaires
ou toute autre source de chaleur.
o Emballages étanches, en bon état et bien
fermés.
o Ventilation
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16% du plastique en fabrication additive - pohotopolymères

39. .39
Photopolymérisation en cuve – Production & Post-production
Risques
• Allergie/irritation/nocif/
toxique, CMR :
photopolymères (PU, epoxy,
acryliques), additifs
plastiques, solvants,…
• Risque incendie : produits
inflammables
• Irritations & inconnus :
Vapeurs et PUF produites
Solutions
• Fabrication
o Aspirer les rejets de la machine et les
rejeter à l’extérieur.
o Filtrer les rejets.
o Ventilation générale.
• Post traitement
o Poste ventilé avec vitesse d’air de 0.5-1 m/s
(découpe, ponçage, perçage, solvant).
o Ne jamais utiliser de soufflette.
o Bac à solvants fermés, ventilés.
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40. .40
Fusion sur lit de poudre - métal
• 61 M d’euros CA de la Fab Add
métal (source ; SmarTech Analysis rapport 2019)
• 489 M d’euros CA en 2019,
plastique à 87%, (source ; SmarTech Analysis rapport
2019)
© Nathanaël Tardif pour l'INRS
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41. .41
Fusion sur lit de poudre - métal - Pré-production & Stockage
Solutions
• Réception, reconditionnement et
transfert
 Eviter les conteneurs peu étanches, souillés
ou abimés.
 Transvasement en circuit fermé ou postes
de travail ventilés.
 Pour certaines poudres réactives -
atmosphère inerte.
• Stockage des matières premières ou
déchets
 Locaux frais, à l’abri des rayonnements
solaires ou toute autre source de chaleur.
 Emballages étanches, en bon état et bien
fermés.
 Ventilation
 Limitation d’accès
Risques
• Allergie/irritation/nocif/
toxique, CMR : poudres
métalliques, solvants, fluide
de coupe, silice cristalline…
• Risque incendie : produits
inflammables et explosifs
• FDS, producteur-info,
médecin du travail
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42. .42
Fusion sur lit de poudre - métal - Production
Risques
• Allergie/irritation/nocif/
toxique, CMR : poudres
métalliques, solvants,
fluide de coupe, silice
cristalline…
• Risque incendie : produits
inflammables et explosifs
• Irritations, CMR &
inconnus : PUF (métaux,
oxydes métaux)
Solutions
• Préparation de la charge ou alimentation
de la machine
o Circuit fermé
o Postes de travail ventilés (cabine ouverte,
dosseret aspirant, etc.)
• Fabrication in situ
o Machines étanches adaptées aux types de
poudres
o Atmosphère inerte : protège le métal de
l’oxydation et limite le risque d’incendie
/explosion.
o Aspirer les rejets de la machine et les rejeter à
l’extérieur.
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43. .43
Fusion sur lit de poudre - métal - Post-production
Risques
• Allergie/irritation/nocif/
toxique, CMR : poudres
métalliques, solvants, fluide
de coupe, silice cristalline…
• Risque incendie : produits
inflammables et explosifs
• Irritations, CMR & inconnus :
PUF (métaux, oxydes métaux)
Solutions
• Finition en machine
o Temporisation (gaz d’inertage enlève tous
les produits de dégradation).
o Boite à gants : enlever du plateau la matière
non utilisée, nettoyer la pièce, nettoyer la
machine.
o Récupération de la matière non utilisée en
système de circuit fermé.
• Post traitement
o Poste ventilé avec vitesse d’air de 0.5-1 m/s
(découpe, ponçage, perçage),.
o Ne jamais utiliser de soufflette.
o Changer régulièrement l’huile afin de limiter
l’accumulation de produits dangereux.
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44. .44
Fusion sur lit de poudre - maintenance
• Personnel formé et informé sur les risques existants.
• Atmosphère suffisamment riche en oxygène.
• Enlever le maximum de poudre et de sous-produits en circuit fermé.
• Ventiler la machine et l’atelier où se trouve la machine.
• Utiliser des EPI.
• Risque associé au laser est rajouté (écrans de protection).
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45. .45
Fusion sur lit de poudre
• Mesures d’exposition/émission
 Quatre entreprises
 Deux à six machines:
 En dessous des limites de
détection/quantification pour les
métaux.
• Ils avaient des mesures de
prévention adéquates (circuit
fermé, captage, boite à gants,
etc.)
• Cabine ventilée, dosseret ventilé -
calcul du débit :
 0,5 m/s point d’émission (poudre,
vapeurs, nano sans vitesse initiale)
 1 m/s ou plus au point d’émission –
vitesse initiale (ponçage, perçage, etc.)
• INRS ED695
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46. .46
Questions / Réponses

47. .47
Quels sont les risques liés à la
matière première ?

48. .48
Quels sont les risques liés aux
machines ?

49. .49
Quels sont les risques
d’incendie et d’explosion ?

50. .50
Quels sont les risques TMS ?

51. .51
Quels sont les risques liés au
stockage des poudres ?

52. .52
Quelles mesures
d’émission/exposition ?

53. .53
Quelles est la protection
collective adaptée ?

54. .54
Quelle prévention mettre en
place pour les particules
ultrafines ?

55. .55
Quelle surveillance médicale ?

56. .56
Documentation

57. .57
Pour en savoir plus
• « Fabrication additive ou impression 3D utilisant les poudres métalliques », ED 144, INRS
• « La fabrication additive, un empilement de risques ? », Hygiène et sécurité du Travail n°233
• « FABRICATION ADDITIVE. La 3D fait bonne impression », Travail et Sécurité n°752
• « La fabrication additive imprime sa marque », Travail et Sécurité n°752
• « Fabrication additive », éditions Dutot (Chap 13, CEA Grenoble et INRS)
• Impression 3D et risques chimiques, CNRS http://www.prc.cnrs.fr/spip.php?rubrique128
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58. Notre métier, rendre le vôtre plus sûr
Merci de votre attention