Valutazione del rischio dell’esposizione ad agenti chimici nelle attività di Additive Manufacturing presso l’Officina Sperimentale della Leonardo S.p.A

Additive Manufacturing is the most innovative digital technology capable of overturning conventional production paradigms. Production is no longer carried out by removing and subtracting material from the solid, but is instead based on a mathematical model developed in a 3D CAD environment and then printed layer by layer. This technology has many advantages and also limitations which ongoing research is seeking to resolve. Its diffusion and interest in AM have only grown exponentially in recent years, despite the fact that its actual birth dates back to the 1980s. In this thesis work, an appropriate method for the new L-PBF technology and the material "AlSi10Mg alloy" has been developed and researched, as the Leonardo Company has expressed interest in implementing its own Experimental Workshop with such a machine working with the above-mentioned aluminium alloy. As part of the pilot study carried out for the purpose of assessing the chemical risk of the Additive Manufacturing machine, designed for the Experimental Workshop at Leonardo S.p.A.'s Turin plant, it was proposed to identify, in the context of the processes that will be present, the points considered most critical for potential worker exposure. The fundamental strategy implemented is to guarantee the health and safety of workers regardless of the current lack of knowledge of Additive Manufacturing technology. In this specific case, once the chemicals used and potentially dangerous for the operators had been identified, the potential for exposure to dangerous agents during the operational phases, the characteristics of the emissions, the detection and measurement of exposure levels were considered, and finally the occupational exposure limit values were defined. This method was applied to the present situation with limitations due to the absence of the Additive Machinery in place. The method requires a measurement phase in the field by means of sampling. However, since the additive machine is not physically present, it was not possible to carry out this step, which will take place after the implementation of the L-PBF machine. Following the analysis of the parameters foreseen by the elaborated model, preventive and protective measures were proposed for the management of the Risk, through which it will be possible to guarantee a high degree of protection of the health of the workers who will operate in contact with the L-PBF additive machine in the Experimental Workshop. Considering the exposure studies in the literature analysed in this paper, it is assumed that, even in the studied reality of the Experimental Workshop, the outcome of the Chemical Health Risk Assessment can be considered "acceptable". It should not be forgotten that many of the assessments and measurements refer to hygiene standards that are not entirely suitable when applied in this context. For example, the gravimetric assessment of aerosols formed may provide acceptable results compared to the current threshold limit values, while particle emissions in the nanometer range have so far been largely underestimated. Further studies and field investigations will be needed both to adequately characterise the emissions and to verify the effectiveness of prevention and protection measures over time.

L’Additive Manufacturing rappresenta la tecnologia digitale più innovativa e in grado di stravolgere i convenzionali paradigmi produttivi. La produzione non avviene più per asportazione e sottrazione di materiale dal pieno, ma si effettua a partire da un modello matematico sviluppato in ambiente CAD 3D e poi stampato strato dopo strato. Questa tecnologia presenta numerosi vantaggi e anche dei limiti che la continua ricerca aspira a risolvere. La sua diffusione e l’interesse verso l’AM sono cresciuti in modo esponenziale solo negli ultimi anni nonostante la nascita vera e propria risalga agli anni ’80. Nel presente lavoro di tesi è stato elaborato e ricercato un metodo appropriato relativo alla nuova tecnologia L-PBF e al materiale “lega AlSi10Mg”, in quanto l’Azienda Leonardo ha espresso l’interesse di implementare la propria Officina Sperimentale con tale macchina funzionante con la lega di alluminio sopracitata. Nell’ambito dello studio pilota, condotto ai fini della valutazione del rischio chimico della macchina di Additive Manufacturing, pensato per l’Officina Sperimentale dello Stabilimento di Torino della Leonardo S.p.A., si è proposto di individuare, nell’ambito dei processi che saranno presenti, i punti ritenuti di maggiore criticità per la potenziale esposizione dei lavoratori. La strategia fondamentale attuata è di garantire la salute e la sicurezza dei lavoratori a prescindere dall’attuale poca conoscenza della tecnologia di Additive Manufacturing. Nel caso specifico, una volta individuate le sostanze chimiche utilizzate e potenzialmente pericolose per gli operatori, sono state considerate le potenzialità di esposizione ad agenti pericolosi durante le fasi operative, le caratteristiche delle emissioni, la rilevazione e la misurazione dei livelli di esposizione ed infine si è proceduto alla definizione dei valori limite di esposizione occupazionale. Tale metodo è stato applicato alla realtà presente con delle limitazioni date dall’assenza della Macchina Additiva in essere. Si ribadisce che il metodo richiede una fase di misurazione sul campo mediante campionamento, tuttavia, non essendoci fisicamente la macchina additiva non è stato possibile mettere in atto tale passaggio, che si svolgerà successivamente all’implementazione della Macchina L-PBF. A seguito dell’analisi dei parametri previsti dal modello elaborato sono state proposte misure preventive e protettive per la gestione del Rischio, attraverso le quali sarà possibile garantire un elevato grado di tutela della salute dei lavoratori che opereranno a contatto con la macchina additiva L-PBF nell’Officina Sperimentale. Considerando gli studi di esposizione presenti in letteratura analizzati in tale elaborato, si presuppone che, anche nella realtà studiata dell’Officina Sperimentale, l’esito della Valutazione del Rischio Chimico per la Salute possa ritenersi “accettabile”. Non va dimenticato che molte delle valutazioni e delle misurazioni si riferiscono a standard igienici non del tutto idonei se applicati a tale contesto. Basti pensare alla valutazione gravimetrica degli aerosol che si formano che può fornire risultati accettabili rispetto ai valori limite di soglia correnti, mentre le emissioni di particelle nel range nanometrico sono state finora ampiamente sottostimate. Saranno necessari ulteriori approfondimenti ed indagini sul campo sia per caratterizzare adeguatamente le emissioni, sia per verificare nel tempo l’efficacia delle misure di prevenzione e protezione.