项目背景简介

近些年来，随着金属3D打印产业的蓬勃发展，更多企业需要面临粉尘管理的严峻挑战。特别是铝、镁、钛等高活性金属粉尘，在3D打印及其后处理过程中，极易在空气中弥漫形成粉尘云，构成潜在的爆炸威胁。3D打印领域属于新兴行业，尚未形成一套完善成熟的安全操作规程，现行的生产过程中潜藏着众多粉尘相关的安全隐患。浙江拓博环保科技有限公司，凭借其在粉尘防爆领域近二十年的深耕细作，针对3D打印行业粉尘处理的难点、痛点问题，先后研发并推出了超过三十多种安全防爆配套设备。公司始终坚守环境、社会及治理（ESG）的可持续发展原则，致力于在行业内推广和提升安全标准，将3D打印防爆安全的理念深植于行业实践之中。

西安空天机电智能制造有限公司（以下简称：西空智造），作为国家重点研发计划的领军企业，长期致力于增材制造技术的智能化应用。随着公司在增材制造领域的持续深耕，3D打印后处理环节的打磨抛光、去支撑需求日益增长。为了应对传统打磨除尘过程中的安全风险，西空智造采用了拓博公司的全套金属打磨防爆除尘系统解决方案。该系统结合了干法防爆除尘+可靠惰化措施处理的相关技术，设计中严格遵循防爆领域的法规要求，旨在实现高效除尘的同时，确保粉尘爆炸风险的有效控制。这套金属打磨防爆除尘系统的引入，不仅彰显了西空智造对生产安全、环保的高度重视，也体现了其对技术创新的持续追求。

图1 金属打磨除尘系统在西空智造的现场进行设备调试

铝、镁、钛金属

打磨防爆除尘系统的重要性

金属3D打印后处理打磨抛光、去支撑过程中产生的粉尘颗粒极其细小，粒径范围在0.1至10微米之间，部分粉尘甚至达到了纳米级别，细小的粉尘扩散性强，容易弥漫在操作空间中形成粉尘云，产生爆炸环境。尤其是铝、镁、钛等金属粉尘，其化学活性极高，对热源、明火、静电或化学反应极为敏感，一旦操作不慎，容易引发燃烧甚至爆炸，造成严重的安全事故，其危险性不容忽视。2024年1月20日，江苏省常州市一企业发生粉尘爆炸事故，造成了8人死亡和8人受伤的惨剧，为相关从业者再次敲响了警钟，粉尘爆炸的潜在风险必须得到高度重视。

此外，金属粉尘的潜在威胁远不止于生产安全层面，操作人员防护的不到位，还可能触发尘肺病等职业性疾病，对人体健康构成隐匿的风险。在生产环节，细小粉尘颗粒也具有强烈的黏性，容易附着在设备及零件表面，这不仅会加速设备的磨损过程，还有可能触发电器元件的短路，从而缩短设备的使用寿命。从环境角度来看，工业粉尘的逃逸不仅威胁到周围居民的呼吸健康，还可能触犯大气污染的法律法规。因此，采用安全高效环保的粉尘应对设施与应对方法，实现金属粉尘的有效管理和控制，不仅是对生产安全的负责，也是对人类健康和环境可持续性的一种承诺。

打磨防爆除尘系统的

关键技术

为了应对金属3D打印后处理打磨抛光中的粉尘问题，结合西空智造的特定需求，拓博研发配置了滤筒型打磨防爆除尘系统，该系统采用模块化设计，系统使用了多套打磨平台与集中式干式防爆滤筒除尘器，并配置了可靠惰化措施TDF-50EX防爆惰化加粉机，实现打磨粉尘安全、高效、环保的过滤回收。

1、打磨平台设计特点

1）采用下吸风+侧吸的方式，对产生的打磨粉尘进行多通道、高效率、及时净化处理。

2）打磨台下方孔板设计，抽屉式结构便于大颗粒残渣的收集与清理。

3）打磨台配有供气接口、供电防爆插接装置和防爆照明灯。

4）打磨台整体采用静电喷涂工艺进行表面处理，高防腐、漂亮美观。

2、除尘器设计特点

1）采用防爆变频风机，具有60000m³/h的大风量设计，确保每个打磨工作台具有强大吸力的同时实现低能耗。

2）采用上进风的沉流式结构，提高了除尘器的粉尘处理能力。

3）采用PTFE覆膜抗静电滤筒，实现高达99.95%的过滤效率，确保粉尘的高效过滤和防爆。

4）整体排放浓度低于10mg/m³，符合环境保护要求。

5）滤筒结构水平安装，便于维护和更换，无需专用工具。

6）箱体采用不小于4mm优质冷轧钢板制作，小模块折弯结构体螺接拼装，无大面积焊接，大幅度提升结构强度，满足设备抗爆性能要求。

7）除尘器整体采用静电喷涂工艺进行表面处理，高防腐、漂亮美观。

3、防爆系统配置

1）采用防爆隔离阀，爆炸时及时阻断管路，防止爆炸火焰和压力波损害到室内其他设备设施。

2）采用可靠惰化措施TDF-50EX防爆惰化加粉机向管道及除尘器内部加惰化粉末，在设备运行时混入含尘气流中，降低燃烧、爆炸的风险。

3）采用锁气泄灰阀连续卸灰，并配套粉尘防爆电机。65°大倾角灰斗设计，避免除尘器内部积粉。

4）配有抗静电滤筒、顶部泄爆片等装置，除尘器整体还进行各部位的抗静电跨接，最终确保除尘器各部位接地电阻均小于10Ω。

4、电气安全设计

1）电控系统采用了西门子PLC、ABB变频器和施耐德电气元器件，保证了系统的长期稳定运行。

2）电气系统有短路保护、接地保护、漏电保护、过电流保护、欠压保护、失压保护、过压保护等功能。

5、系统的扩展性

1）打磨平台互相独立，管路接口等操作灵活，整体模块化设计，方便系统的布局、升级与扩展。

2）除尘器负载容量和主管路预留增加安装接口，以便满足未来的扩展需求。

6、防爆及除尘设计及施工规范

1） 除尘系统安全性能符合 AQ/T 7009《机械制造企业安全生产标准化规范》。

2）整套系统采用防爆设计，所有防爆装置符合中国相关防爆规定。

表1：拓博采用的相关防爆标准

打磨防爆除尘系统

在西空智造的应用实践

在西空智造的生产过程中，需要3D打印后处理的工件种类及数量繁多、形状尺寸各异，处理的铝、钛合金粉尘危险性高。拓博的打磨防爆除尘系统展现了其防爆安全的卓越性能，该系统确保所有打磨抛光工位均能满足高标准的除尘要求，并能够灵活适应不同尺寸工件的打磨需求。防爆风机配有消音箱，不仅确保了粉尘的高效处理，也为员工创造了安静舒适的工作环境。同时，一体化高效便捷的操作方式，也消除了粉尘对环境和员工健康的影响。在技术服务方面，拓博提供了全面的施工方案、施工计划、安装、调试、培训、长期运行跟踪和质量保证，确保了设备的高效运行。并承诺所有防爆设备符合中国相关防爆规定，除尘系统的排放符合环保排放规定。

图2 打磨防爆除尘系统打磨工作台

图3 打磨防爆除尘系统打磨工作台开灯效果

西空智造与拓博的合作不仅提升了企业的生产安全标准，也为生产效率和员工福祉做出了重大贡献。目前，该打磨防爆除尘系统以其安全、高效、环保的特性成为了西空智造生产流程中不可或缺的一部分。在未来，拓博将继续与西空智造合作，共同面对工业制造领域的新挑战，共创安全、智能、绿色的工业新纪元。同时，我们也铭记那些因粉尘爆炸事故而造成的血淋淋的教训，安全永远是工业发展的首要前提，拓博的系统不仅满足了西空智造的当前需求，也为未来的发展提供了坚实的基础。