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金屬激光或等離子體處理等都會對人體和環(huán)境帶來潛在危險。研究人員設計出一種“全能”過濾系統(tǒng)，或將使我們擁抱更安全的增材制造過程、助力更“潔凈、安全”的生產(chǎn)。

研究初衷

金屬激光或等離子體處理會帶來多種多樣的潛在危險和有毒污染物，不僅是對于操作者本身而言，對于其所處的環(huán)境而言亦是如此。如何才是擁抱更安全的激光加工操作一直是所有科研人員和從業(yè)人員孜孜以求探索的重要命題，如今，我們求解有望！

弗勞恩霍夫IWS公司的研究人員使用多重吸附系統(tǒng)來研究氣體的競爭吸附行為，以找到合適的過濾物質。來源：Jürgen Jeibmann/Fraunhofer IWS

用激光或等離子體處理金屬時，會釋放出微粒和有害氣體以及物質。金屬加工公司在工作場所通常使用抽氣和通風系統(tǒng)清除這些物質。如果做不到這一點，員工應佩戴防護口罩。弗勞恩霍夫IWS公司氣體和顆粒過濾的經(jīng)理Jens Friedrich說：“隨著生產(chǎn)變得越來越自動化，人們對排放保護的關注越來越少，因為人們在工廠里的時間相對縮短。但是員工仍不可避免必須進入工廠進行維護、維修、監(jiān)控產(chǎn)品質量等。在這種情況下，員工并不清楚他們所處的空氣到底有多‘臟’。而這正是我們研究此系統(tǒng)的初衷所在。”

他補充道：“在電池的生產(chǎn)和回收過程中，人們越來越需要能夠從空氣中去除各種物質的過濾系統(tǒng)。因為電池使用鎳、錳和鈷等金屬，即使在極低的劑量下，這些金屬也會形成對健康有害的化合物。”

弗勞恩霍夫材料和光束技術研究所(IWS)與合作伙伴一起開發(fā)了一種過濾系統(tǒng)，可有效去除空氣中的這些有害物質。過濾器具有“普適性”——可以適應不同情況下釋放的各種材料和物質。未來，該技術將用于增材制造等其他應用。

無所不能

作為公共資助項目的一部分，弗勞恩霍夫IWS公司與其他多家公司一起開發(fā)了一個過濾系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以清潔生產(chǎn)車間的空氣，同時有效地結合多種污染物。

我們現(xiàn)在普遍采用的是活性炭過濾系統(tǒng)，可以消除揮發(fā)性有機化合物。然而，像甲醛、氮氧化物和硫化合物等物質也經(jīng)常在金屬加工公司和車間里出現(xiàn)。激光焊接還會釋放金屬或焊接材料的微粒。到目前為止，還沒有一種系統(tǒng)能夠同時、高效地去除空氣中的所有物質。

作為MultiFUN項目的一部分，該團隊首次開發(fā)了這種靈活、高效、全面的過濾系統(tǒng)。它由一些可調節(jié)模塊組成。每個過濾層都包含一個專門設計用于從環(huán)境空氣中去除特定物質的過濾介質。除了活性炭，過濾系統(tǒng)還使用沸石和多孔聚合物，比如所謂的金屬-有機框架(MOF)。

多種過濾物質

ULT公司宣傳頁

為了找到合適的過濾物質，IWS研究所的研究人員首先在實驗室測試了一系列物質，看看它們對各種空氣污染物的吸附效果如何。然后，最佳過濾介質被集成到過濾器系統(tǒng)原型中（該原型德國ULT公司制造）。

最佳吸附劑被集成到過濾系統(tǒng)中。Opimal吸附劑集成到過濾系統(tǒng)中。

與傳統(tǒng)過濾系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)的一個顯著特點是其傳感器監(jiān)控——可以自動檢測過濾介質何時處于“飽和”狀態(tài)、以便及時更換。不同過濾等級和污染物等級，由彩色發(fā)光二極管分別顯示。這意味著只需要更換“飽和”的過濾器級別。

IWS公司目前正與多家公司合作開發(fā)一種新系統(tǒng)，專門用于過濾增材制造過程中釋放的污染物和物質。