Stellen Sie sich vor, Sie könnten Ihre eigenen Boxen und Utensilien für den Transport von Lebensmitteln entwerfen. So erstaunlich das auch klingt, wir müssten uns Gedanken über lebensmittelechte Materialien machen, die wir mit 3D-Druckern herstellen könnten.

Es gibt nicht viele 3D-Druckmaterialien, die lebensmittelecht sind, aber eines davon ist PETG. Es gilt in der 3D-Druck-Community weithin als lebensmittelecht und kann mit einem Epoxidharz beschichtet werden, um seine Wirksamkeit zu erhöhen. PLA ist für Einwegkunststoffe lebensmittelecht. Filament kann in lebensmittelechter Qualität gekauft werden.

3D-Drucker verwenden Kunststoffe als Quelle für den Druck. Alle Kunststoffe, die unter die Kategorie "lebensmittelecht" fallen, können nicht für den Druck verwendet werden.

Die für den 3D-Druck verwendeten Polymere sollten einige Eigenschaften aufweisen, wie z. B. Thermoplastizität, hohe Festigkeit bei geringer Flexibilität, geeignete Drucktemperatur, minimale Schrumpfung usw.

Zu den Polymeren, die diese Eigenschaften erfüllen und für den Druck geeignet sind, gehören die allgemein bekannten Kunststoffe wie PLA, ABS usw. Alle oben genannten Eigenschaften schränken unser Spektrum bei der Suche nach geeigneten lebensmittelechten Druckmaterialien sehr ein. Das schließt die Option jedoch nicht aus.

Was bedeutet Lebensmittelsicherheit?

Als lebensmittelsicher gilt ein Material, wenn es alle Anforderungen erfüllt, die durch den Verwendungszweck bestimmt werden, und keine Gefahr für die Lebensmittelsicherheit darstellt.

Sie kann weiter ausgearbeitet werden als Materialien, die den folgenden, von der FDA und der EU erstellten Richtlinien entsprechen.

Das Material, in dem die Lebensmittel aufbewahrt werden, sollte das nicht:

• eine Farbe, einen Geruch oder einen Geschmack zu verleihen
• Zugabe von schädlichen Stoffen wie Chemikalien, Kochsalzlösung oder Öl zu den Lebensmitteln

Das sollte es auch:

• Langlebig, korrosionsbeständig, gut absorbierend und sicher unter normalen Einsatzbedingungen
• Ausreichendes Gewicht und Festigkeit, um wiederholtes Waschen zu überstehen
• Sie haben eine glatte Oberfläche, die leicht zu reinigen ist und keine Risse und Spalten aufweist.
• Widerstandsfähig gegen Abplatzungen, Lochfraß, Verformung und Zersetzung sein

Die einzige Möglichkeit, die uns bleibt, ist, den Zweck des zu gestaltenden Objekts zu kennen und ein entsprechendes Material zu verwenden. Wenn das Objekt nicht unter hohen Temperaturen verwendet wird, kann Kunststoff auf PET-Basis für den Druck verwendet werden, da die meisten Wasserflaschen und Tiffin-Boxen daraus hergestellt werden.

PLA kann zur Herstellung von Gegenständen verwendet werden, die kurzzeitig mit Lebensmitteln in Berührung kommen, wie z. B. Keks- und Pfannkuchenformen. Wenn Sie es ganz extrem haben wollen, können Sie Keramik verwenden, das sich seit Jahrhunderten in der Küche bewährt hat.

Bevor man mehr über das verwendete Material erfährt, muss man ein wenig über die Funktionsweise eines 3D-Druckers und alle damit verbundenen Prozesse wissen, um die Materialanforderungen und die Gründe für die Verwendung bestimmter Materialien besser zu verstehen.

Was macht ein Material für den 3D-Druck geeignet?

Für den 3D-Druck können wir nicht einfach irgendein normales Kunststoffmaterial verwenden. Die meisten handelsüblichen Desktop-3D-Drucker verwenden ein Verfahren namens Fused Deposition Modeling" (FDM). Bei diesen Druckern wird das zu druckende thermoplastische Material extrudiert und in die gewünschte Form gebracht.

Der Extruder ist oft eine Düse, die das Polymer erhitzt und schmilzt. Dieser Prozess gibt uns eine Vorstellung davon, welches Material wir verwenden sollten. Das Schlüsselelement ist hier die Temperatur, und wir brauchen Materialien, die sich mit dieser Eigenschaft modifizieren lassen.

Die verarbeitbare Temperatur für das Material sollte in einem Bereich liegen, der in Haushaltsgeräten erzeugt werden kann. Damit haben wir einige Optionen zur Auswahl.

Bei den Materialien, die für den 3D-Druck verwendet werden, gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten. Sie können das Material nach Ihren Bedürfnissen auswählen.

Die verwendeten Materialien lassen sich in technische Werkstoffe wie PEEK, gängige Thermoplaste wie PLA, Materialien auf Harzbasis und Verbundwerkstoffe einteilen, die durch die Kombination zweier Materialien hergestellt werden, um die besten Eigenschaften beider zu erhalten.

Verbundwerkstoffe heben sich von den übrigen Materialien ab, da sie hauptsächlich für das Prototyping in Verbindung mit Metallen verwendet werden und eine große Kategorie für sich darstellen.

Sind Lebensmittel aus PLA sicher?

PLA ist eines der meistverkauften 3D-Druckmaterialien auf dem Markt und die Standardwahl, wenn es um einen Desktop-3D-Drucker (FDM) geht.

Es ist billig und benötigt eine niedrige Temperatur zum Drucken. Es benötigt kein beheiztes Bett. Wenn Sie sich fragen, was ein beheiztes Bett ist, ist es die Plattform, auf die der Druckkopf druckt. In einigen Fällen sorgt ein beheiztes Bett für eine bessere Haftung des Druckobjekts auf der Oberfläche.

PLA wird aus der Verarbeitung von Zuckerrohr und Mais gewonnen und ist daher umweltfreundlich und biologisch abbaubar. Für den Druck mit PLA benötigen Sie eine Drucktemperatur zwischen 190 und 220 °C. Ein weiteres wichtiges Merkmal von PLA ist die Tatsache, dass es auch erneuerbar ist.

Die Temperatur, bei der PLA gedruckt wird, gibt Aufschluss darüber, für welchen Zweck es verwendet werden kann und ob es lebensmittelecht ist. Dieses Material sollte nur bei niedrigen Temperaturen verwendet werden.

In einem von der James Madison University (JMU) durchgeführten Experiment wurde PLA verschiedenen Temperaturen und Druckverhältnissen ausgesetzt und festgestellt, dass PLA als Rohstoff lebensmittelecht ist.

Wenn PLA mit der heißen Düse des Druckers in Berührung kommt, besteht die Möglichkeit, dass beim Drucken durch die Düse giftige Stoffe in das Material gelangen. Dieses Szenario trifft nur dann zu, wenn die Düse aus giftigen Materialien wie Blei besteht.

Es kann zur Herstellung von Keksausstechern und anderen lebensmittelbezogenen Gegenständen verwendet werden, die nur kurze Zeit mit dem Lebensmittel in Berührung kommen. Eine interessante Tatsache über PLA ist, dass es beim Bedrucken manchmal einen süßen Duft erzeugt, je nach Marke.

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Sind ABS-Lebensmittel sicher?

Es ist ein starker, leichter Thermoplast, der für den 3D-Druck verwendet werden kann.

ABS-Kunststoff ist für seine Zähigkeit und Schlagfestigkeit bekannt und ein bewährtes Material für den industriellen Einsatz. ABS ist in der Spielzeugindustrie beliebt und wird für die Herstellung von LEGO-Bausteinen verwendet.

ABS in seiner geschmolzenen Form erzeugt beim Drucken einen starken Geruch. ABS-Kunststoff ist dafür bekannt, dass er im Vergleich zu anderen Druckmaterialien viel höheren Temperaturen standhält.

Die Extrusionstemperatur von ABS-Kunststoff liegt bei etwa 220-250°C (428-482°F), was ihn zu einer bevorzugten Wahl für Außen- und Hochtemperaturanwendungen macht.

Auch wenn es eine höhere Temperaturbeständigkeit aufweist, gilt es nicht als lebensmittelecht.

Der Grund dafür ist, dass ABS-Kunststoff giftige Stoffe enthält, die nicht mit Lebensmitteln in Berührung kommen sollten. Die Chemikalien in ABS können in die Lebensmittel übergehen, mit denen es in Berührung kommt.

Sind PET-Lebensmittel sicher?

Dieses Material wird in der Regel als Alternative zu ABS-Kunststoff betrachtet, hat aber den zusätzlichen Vorteil, dass es lebensmittelecht ist und eine breite Palette industrieller Anwendungen für Lebensmittel und Wasser bietet.

PET ist ein Polymer, das häufig für die Herstellung von Wasserflaschen und Lebensmittelbehältern verwendet wird. Im Gegensatz zu ABS erzeugt es beim Drucken keinen Geruch. Es erfordert eine niedrigere Drucktemperatur und kein beheiztes Bett.

Das bedruckte PET ist anfällig für Witterungseinflüsse und kann seine Eigenschaften verlieren. Dies lässt sich vermeiden, indem das bedruckte Material an einem Ort mit geringer Luftfeuchtigkeit gelagert wird.

Ist PETG lebensmittelecht?

Hierbei handelt es sich um eine mit Glykol modifizierte Version von PET. Diese Modifikation von PET macht es zu einem hoch bedruckbaren Material. Es hat eine hohe Temperaturbelastbarkeit. Die Drucktemperatur von PET-G liegt bei etwa 200-250°C (392-482°F).

PET-G ist stark und flexibel zugleich. Dieses Material ist bekannt für seine glatte Oberfläche, die sich schnell abnutzen kann. Beim Bedrucken entsteht kein Geruch.

PET-G ist für seine Transparenz und Witterungsbeständigkeit bekannt. PETG gilt als lebensmittelecht. Seine Witterungsbeständigkeit macht es zu einem geeigneten Material für die Gestaltung von Gläsern und Gartengeräten.

Für klares PETG gibt es eine Marke und ein Produkt, das sich als Spitzenreiter in der Herstellung heraushebt. Dieses Filament ist YOYI PETG Filament (1,75mm). Es verwendet Rohstoffe, die aus Europa importiert werden, ohne Verunreinigungen und hat eine strenge Richtlinie für die Gesamtqualität.

Es ist offiziell von der FDA als lebensmittelecht zugelassen, also eine gute Wahl, wenn Sie ein lebensmittelechtes 3D-Druckmaterial in Ihrem Arsenal haben möchten.

Es gibt nicht nur keine Luftblasen beim Drucken, sondern auch eine ultraglatte Technologie, keinen Geruch und präzise Präzision für gleichbleibende Drucke, immer wieder.

Wenn Sie dieses Filament gekauft haben, werden Sie froh sein, dass der Kundendienst des Unternehmens erstklassig ist und eine kostenlose Rücksendung innerhalb von 30 Tagen anbietet, was Sie ohnehin kaum brauchen würden!

Ist keramisches Filament lebensmittelecht?

Zum Erstaunen vieler wird auch Keramik für den 3D-Druck verwendet, der eine eigene Kategorie darstellt, da er Drucker erfordert, die für die Verarbeitung des Materials in Form von feuchtem Ton mit anderen Mineralien ausgelegt sind.

Das gedruckte Produkt aus dem Drucker als solches ist nicht in seiner fertigen Form. Es sollte in einen Brennofen gegeben werden, um es zu erhitzen und zu verfestigen. Das Endprodukt unterscheidet sich nicht von den normalerweise hergestellten Keramikobjekten.

Es weist alle Eigenschaften einer normalen Keramikschale auf und kann daher langfristig als lebensmittelechtes Material verwendet werden, aber dazu braucht es etwas mehr als nur Ihren 3D-Drucker!

Was bei der Auswahl des richtigen Materials beachtet werden muss

Bakterienwachstum auf 3D-gedruckter Oberfläche

Einer der wichtigsten Punkte bei der Verwendung von 3D-gedruckten Objekten für den Umgang mit Lebensmitteln ist das Bakterienwachstum. Auch wenn der Druck glatt und glänzend aussieht, enthält er auf mikroskopischer Ebene kleine Risse und Spalten, in denen sich Lebensmittelpartikel festsetzen können.

Das liegt daran, dass das Objekt in Schichten aufgebaut ist. Durch diese Art des Aufbaus können auf der Oberfläche zwischen den einzelnen Schichten kleine Lücken entstehen. Diese Lücken, in denen sich Lebensmittelpartikel befinden, werden zu einem Bereich für das Wachstum von Bakterien.

Das 3D-gedruckte Objekt sollte nicht mit Lebensmitteln wie rohem Fleisch und Eiern in Berührung kommen, die große Mengen an schädlichen Bakterien enthalten.

Wenn Sie also planen, 3D-gedruckte Tassen oder Utensilien langfristig in ihrer Rohform zu verwenden, sind sie für den Lebensmittelkonsum schädlich.

Eine Möglichkeit, dies zu verhindern, besteht darin, sie als Einweggeschirr für den vorübergehenden Gebrauch zu verwenden. Wenn Sie sie wirklich langfristig nutzen wollen, verwenden Sie am besten eine lebensmittelechte Versiegelung, um die Risse zu schließen.

Die Verwendung eines lebensmittelechten Harzes ist eine gute Option. Wenn Sie ein mit PLA hergestelltes Objekt verwenden, ist es ratsam, Polyurethan, einen duroplastischen Kunststoff, zum Abdecken des Objekts zu verwenden.

Waschen in heißem Wasser oder in der Geschirrspülmaschine kann zu Problemen führen

Ein weiterer Punkt, der bei der Verwendung von 3D-gedruckten Objekten beachtet werden sollte, ist, dass es nicht ratsam ist, das Objekt in heißem Wasser zu waschen. Sie hätten denken sollen, dass dies eine Lösung für das Bakterienproblem sein könnte.

Aber das funktioniert einfach nicht, da das Objekt mit der Zeit seine Eigenschaften verliert. Daher können diese Objekte nicht in Geschirrspülern verwendet werden. Spröde Kunststoffe wie PLA können sich beim Waschen in heißem Wasser verformen und reißen.

Informieren Sie sich beim Kauf über die lebensmitteltaugliche Qualität des Filaments

Beim Kauf von Filamenten aus einem für den Druck geeigneten Material sind einige Dinge zu beachten. Jedem Filament für den Druck liegt ein Sicherheitsdatenblatt über das darin verwendete Material bei.

Dieses Datenblatt enthält alle Informationen zu den chemischen Eigenschaften und gibt Auskunft über die FDA-Zulassung und die Lebensmittelzertifizierung des Produkts, sofern das Unternehmen diese erhalten hat.

Das Problem kann immer noch an der Düse liegen

FDM-3D-Drucker verwenden ein heißes Ende oder einen Extruder, um das Druckmaterial zu erhitzen und zu schmelzen. Das am häufigsten verwendete Material für die Herstellung dieser Düsen ist Messing.

Bei Messingdüsen ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass sie geringe Spuren von Blei enthalten, das beim Erhitzen das Druckmaterial verunreinigen kann, so dass es nicht mehr für die Verwendung in Lebensmitteln geeignet ist.

Dieses Problem kann durch die Verwendung eines Extruders aus rostfreiem Stahl vermieden werden. Ich habe einen Beitrag geschrieben, in dem ich Messing vs. rostfreien Stahl vs. gehärteten Stahl vergleiche, um dies besser zu verstehen.

Wie kann ich Material lebensmittelsicherer machen?

Auf Amazon gibt es ein Produkt namens Max Crystal Clear Epoxy Resin, das speziell für die Beschichtung von 3D-gedrucktem PLA, PVC und PET entwickelt wurde, um es lebensmittelecht zu machen. Es wird als FDA-konform, schlagfest, wasserfest, wenig toxisch und säurebeständig beschrieben.

Dieses Epoxidharz verleiht Ihrem gedruckten Teil einen klaren Überzug und hat eine ausgezeichnete Haftung auf Materialien wie Holz, Stahl, Aluminium, Weichmetallen, Verbundwerkstoffen und vielem mehr, was die Effektivität dieses Produkts unter Beweis stellt.

Es ist hauptsächlich für den kurzfristigen Gebrauch gedacht, aber es sorgt für eine ausgehärtete Schicht, die als Barriere wirkt und verhindert, dass Lebensmittel in das Kernmaterial eindringen.

Das MAX CLR A/B Epoxidharz ist ein FDA-konformes Beschichtungssystem, das für den kurzzeitigen direkten Kontakt mit Lebensmitteln geeignet ist und dem CFR Title 21 Part 175.105 & 175.300 entspricht, der den direkten und indirekten Kontakt mit Lebensmitteln als harzhaltige Klebstoffe und Polymerbeschichtungen abdeckt.

Die Viskosität dieses Produkts ähnelt einem leichten Sirup oder Speiseöl. Sie können es entweder gießen oder mit einem Pinsel auftragen, wobei die Verarbeitung und Aushärtung des Materials bei Raumtemperatur etwa 45 Minuten dauert.

Wir hoffen, dass dies Ihre anfängliche Frage beantwortet und Ihnen darüber hinaus einige nützliche Informationen gegeben hat. Wenn Sie weitere nützliche Beiträge zum Thema 3D-Druck lesen möchten, lesen Sie die 8 besten 3D-Drucker unter 1000 $ - Budget & Qualität oder 25 beste 3D-Drucker-Upgrades/Verbesserungen, die Sie durchführen können.