Ajattele, että voisit veistää ja suunnitella omia laatikoita ja välineitä ruoan kuljettamista varten. Niin uskomattomalta kuin se kuulostaakin, se vaatisi meitä miettimään elintarvikkeille turvallisia materiaaleja 3D-tulostimilla prototyyppejä varten.

Elintarviketurvallisia 3D-tulostusmateriaaleja ei ole kovin montaa, mutta yksi niistä on PETG. 3D-tulostusyhteisössä sitä pidetään yleisesti elintarviketurvallisena, ja se voidaan päällystää epoksihartsilla tehokkuuden lisäämiseksi. PLA on elintarviketurvallista kertakäyttömuovia. Filamenttia voi ostaa elintarviketurvallisella laatutasolla.

3D-tulostimet käyttävät tulostamiseen muovimateriaaleja. Kaikkia elintarviketurvallisuuteen kuuluvia muoveja ei voi käyttää tulostamiseen.

3D-tulostuksessa käytettävillä polymeereillä on oltava tiettyjä ominaisuuksia, kuten lämpömuovaus, korkea lujuus ja alhainen joustavuus, sopiva tulostuslämpötila, minimaalinen kutistuminen jne.

Polymeerejä, jotka täyttävät nämä ominaisuudet ja soveltuvat tulostukseen, ovat yleisesti tunnetut muovit, kuten PLA, ABS jne. Kaikki edellä mainitut ominaisuudet kaventavat mahdollisuuksia löytää sopivia elintarviketurvallisia tulostusmateriaaleja. Se ei kuitenkaan sulje pois mahdollisuutta.

Mitä tarkoittaa elintarviketurvallisuus?

Elintarviketurvallisuuden kannalta yleistettynä voidaan sanoa, että jokin materiaali täyttää kaikki käyttötarkoituksen mukaiset vaatimukset eikä aiheuta elintarviketurvallisuuden vaaraa.

Sitä voidaan kehittää edelleen materiaaleiksi, jotka noudattavat seuraavia FDA:n ja EU:n laatimia ohjeita.

Ruokaa sisältävän materiaalin ei pitäisi:

• antaa mitään väriä, hajua tai makua
• lisätä elintarvikkeisiin haitallisia aineita, kuten kemikaaleja, suolaliuosta tai öljyä.

Sen pitäisi:

• Olla kestävä, korroosionkestävä, hyvä imukykyinen ja turvallinen normaaleissa käyttöolosuhteissa.
• Riittävä paino ja lujuus kestämään toistuvia pesuja.
• Sileä pinta, joka on helposti puhdistettavissa ilman halkeamia ja rakoja.
• kestävät lohkeilua, reikiintymistä, vääntymistä ja hajoamista.

Vaihtoehtona on tietää suunniteltavan esineen käyttötarkoitus ja käyttää materiaalia sen mukaan. Jos esinettä ei käytetä korkeassa lämpötilassa, tulostukseen voidaan käyttää PET-pohjaista muovia, sillä suurin osa vesipulloista ja tiffin-laatikoista on valmistettu siitä.

PLA:ta voidaan käyttää sellaisten esineiden valmistukseen, jotka joutuvat lyhytaikaiseen elintarvikekontaktiin, kuten keksi- ja pannukakkumuotit. Jos haluat mennä äärimmäisyyksiin, voit käyttää keramiikkaa, joka on vuosisatojen ajan osoittanut paikkansa keittiössä.

Ennen kuin tiedämme lisää käytetystä materiaalista, meidän on tiedettävä hieman 3D-tulostimen toiminnasta ja kaikista siihen liittyvistä prosesseista, jotta voimme ymmärtää paremmin materiaalivaatimukset ja sen, miksi tiettyjä materiaaleja tarvitaan.

Mikä tekee materiaalista sopivan 3D-tulostukseen?

Emme voi käyttää mitä tahansa tavallista muovimateriaalia 3D-tulostukseen. Useimmissa kaupallisesti saatavilla olevissa pöytä-3D-tulostimissa käytetään menetelmää, jota kutsutaan sulatetuksi laskeumamallinnukseksi (FDM, fused deposition modelling). Tämäntyyppiset tulostimet tulostavat pursottamalla tulostettavan kestomuovimateriaalin ja asettamalla sen haluttuun muotoon.

Ekstruuderi on usein suutin, joka lämmittää ja sulattaa polymeerin. Tämä prosessi antaa meille käsityksen siitä, mitä materiaalia käytämme. Avaintekijä tässä on lämpötila, ja tarvitsemme materiaaleja, joita voidaan muokata tämän ominaisuuden avulla.

Materiaalin käyttökelpoisen lämpötilan pitäisi olla alueella, joka voidaan tuottaa kodinkoneissa. Tämä antaa meille joitakin vaihtoehtoja, joista valita.

3D-tulostuksessa käytettäviä materiaaleja on runsaasti, ja voit valita materiaalin tarpeidesi mukaan.

Käytetyt materiaalit voidaan luokitella teknisiin materiaaleihin, kuten PEEK, yleisesti käytettyihin kestomuoveihin, kuten PLA, hartsipohjaisiin materiaaleihin ja komposiitteihin, jotka luodaan yhdistämällä kaksi materiaalia, jotta saadaan molempien parhaat ominaisuudet.

Komposiitit erottuvat muista materiaaleista, koska niitä käytetään pääasiassa prototyyppien valmistukseen metallien kanssa, ja ne ovat oma laaja luokkansa.

Onko PLA-ruoka turvallista?

PLA on yksi markkinoilla eniten myydyistä 3D-tulostusmateriaaleista. Se on oletusvalinta, kun harkitaan pöytä-3D-tulostinta, joka on FDM.

Se on halpa ja vaatii matalan lämpötilan tulostamiseen. Se ei vaadi lämmitettyä sänkyä. Jos mietit, mikä lämmitetty sänky on, se on alusta, jolle tulostuspää tulostaa. Joissakin tapauksissa lämmitetty sänky parantaa tulostuskohteen tarttuvuutta sen pintaan.

PLA on peräisin sokeriruo'on ja maissin jalostuksesta, joten se on ympäristöystävällistä ja biohajoavaa. PLA:lla tulostaminen edellyttää tulostuslämpötilaa, joka on välillä 190-220 °C. Toinen PLA:n keskeinen ominaisuus on se, että se on myös uusiutuvaa.

PLA:n tulostuslämpötila antaa meille käsityksen siitä, mihin tarkoitukseen sitä voidaan käyttää, kun se on elintarviketurvallinen. Tätä materiaalia tulisi käyttää vain matalassa lämpötilassa.

James Madisonin yliopiston (JMU) PLA:lle tekemässä kokeessa PLA:ta altistettiin eri lämpötiloille ja paineille, ja siinä todettiin, että PLA on raaka-aineena elintarviketurvallinen.

Kun PLA joutuu tulostimen kuumaan suuttimeen, on mahdollista, että siihen joutuu myrkyllisiä aineita tulostettaessa suuttimella. Tämä skenaario pätee vain, jos suutin on valmistettu myrkyllisistä materiaaleista, kuten lyijystä.

Sitä voidaan käyttää keksien leikkuulomakkeiden ja muiden elintarvikkeisiin liittyvien esineiden valmistukseen, jotka ovat lyhytaikaisesti kosketuksissa elintarvikemateriaalin kanssa. Mielenkiintoinen seikka PLA:sta on, että se tuottaa joskus makean tuoksun tulostuksen aikana, merkistä riippuen.

Suosittelemani PLA on Overture PLA Filament (1,75 mm). Sillä on uskomattoman paljon hyviä arvosteluja Amazonissa, se on tukkeutumaton ja erittäin mittatarkka, ja se tunnetaan laajalti 3D-tulostusmaailmassa korkealaatuisena.

Lähetyshetkellä se on Amazonin bestsellerlistan ykkönen.

Onko ABS-ruoka turvallista?

Se on vahva ja kevyt kestomuovi, jota voidaan käyttää 3D-tulostukseen.

ABS-muovi tunnetaan sitkeydestään ja iskunkestävyydestään. Se on vakiintunut materiaali teollisessa käytössä. ABS on suosittu leluteollisuudessa, ja siitä valmistetaan LEGO-rakennuspalikoita.

ABS-muovi sulassa muodossaan tuottaa voimakkaan hajun tulostuksen aikana. ABS-muovi on tunnettu siitä, että se kestää paljon korkeampia lämpötiloja kuin muut tulostusmateriaalit.

ABS-muovin ekstruusiolämpötila on noin 220-250 °C (428-482 °F), joten se on suositeltava valinta ulkoisiin ja korkean lämpötilan sovelluksiin.

Vaikka se kestää korkeampaa lämpötilaa, sitä ei pidetä elintarviketurvallisena.

Syy tähän on se, että ABS-muovi sisältää myrkyllisiä aineita, joiden joutumista kosketuksiin elintarvikkeiden kanssa tulisi välttää. ABS-muovin kemikaalit voivat huuhtoutua elintarvikkeisiin, joiden kanssa se on kosketuksissa.

Onko PET-ruoka turvallista?

Tätä materiaalia pidetään yleensä vaihtoehtona ABS-muoville, ja sen lisäetuna on se, että se on elintarviketurvallinen. Sillä on laaja valikoima teollisia sovelluksia elintarvikkeiden ja veden kanssa.

PET on polymeeri, jota käytetään laajalti vesipullojen ja elintarvikkeiden kuljetusastioiden valmistuksessa. Toisin kuin ABS, se ei tuota hajua tulostuksen aikana. Se vaatii matalamman lämpötilan tulostukseen, eikä se vaadi lämmitettyä alustaa.

Painettu PET-muoto on altis sään vaikutuksille, ja se voi menettää ominaisuuksiaan. Tämä voidaan välttää varastoimalla painettu materiaali tilassa, jossa on vähemmän kosteutta.

Onko PETG elintarviketurvallinen?

Tämä on PET:n modifioitu versio, jossa on glykolia. Tämä PET:n modifikaatio tekee siitä erittäin hyvin painettavan materiaalin. Sen lämpötilakestävyys on korkea. PET-G:n painatuslämpötila on noin 200-250 °C (392-482 °F).

PET-G on vahvaa ja joustavaa samaan aikaan. Tämä materiaali on tunnettu sileästä pinnastaan, joka kuluu nopeasti pois. Painatettaessa se ei tuota hajua.

Se vaatii hyvän aluslämpötilan pitääkseen esineen pinnallaan. PET-G tunnetaan läpinäkyvyydestään ja säänkestävyydestään. PETG:tä pidetään elintarviketurvallisena. Sen säänkestävyysominaisuuden ansiosta se on sopiva materiaali purkkien ja puutarhatarvikkeiden suunnitteluun.

Kirkkaan PETG:n osalta on yksi merkki ja tuote, joka erottuu valmistuksen huippupelaajana. Kyseinen filamentti on YOYI PETG Filament (1,75 mm). Se käyttää Euroopasta tuotuja raaka-aineita, joissa ei ole epäpuhtauksia ja joilla on tiukat yleislaatua koskevat suuntaviivat.

Se on virallisesti FDA:n hyväksymä elintarvikekelpoinen, joten se on erinomainen valinta, jos haluat arsenaaliisi elintarvikekelpoisen 3D-tulostusmateriaalin.

Sen lisäksi, että tulostuksessa ei synny kuplia, siinä on erittäin sileä tekniikka, ei hajua ja tarkka tarkkuus, joka takaa tasaiset tulosteet kerta toisensa jälkeen.

Kun olet ostanut tämän filamentin, olet iloinen tietäessäsi, että heidän asiakaspalvelunsa on huippuluokkaa ja tarjoavat ilmaisen palautuksen 30 päivän kuluessa, jota tuskin tarvitsisit kuitenkaan!

Onko keraaminen filamentti elintarviketurvallinen?

Monille yllättävää kyllä, keramiikkaa käytetään myös 3D-tulostuksessa. Se on oma luokkansa, sillä se vaatii tulostimia, jotka on suunniteltu käsittelemään materiaalia, joka on märkää savea ja muita mineraaleja.

Tulostimesta tulostettu tuote ei ole sellaisenaan valmis, vaan se on laitettava uuniin lämmittämään ja jähmettymään. Lopputuote ei eroa mitenkään normaalisti valmistetuista keraamisista esineistä.

Sillä on kaikki normaalin keraamisen astian ominaisuudet, joten sitä voidaan käyttää elintarviketurvallisena materiaalina pitkällä aikavälillä, mutta se vaatii hieman enemmän kuin vain 3D-tulostimen!

Oikean materiaalin valinnan jälkeen huomioon otettavat asiat

Bakteerien kasvu 3D-tulostetulla pinnalla

Yksi tärkeimmistä asioista, jotka on otettava huomioon, kun 3D-tulostettuja esineitä käytetään elintarvikkeiden käsittelyyn, on bakteerien kasvu. Vaikka tuloste näyttäisi sileältä ja kiiltävältä, mikroskooppisella tasolla tulosteessa on pieniä halkeamia ja rakoja, joihin voi mahtua ruokahiukkasia.

Tämä johtuu siitä, että esine rakennetaan kerroksittain. Tämä rakennustapa voi luoda pintaan pieniä aukkoja kunkin kerroksen väliin. Näistä ruokahiukkasia sisältävistä aukoista tulee alue bakteerien kasvulle.

3D-tulostettua esinettä ei saa saattaa kosketuksiin elintarvikkeiden, kuten raa'an lihan ja kananmunan kanssa, sillä ne sisältävät suuria määriä haitallisia bakteereja.

Jos siis aiot käyttää 3D-tulostettuja kuppeja tai astioita pitkäaikaiseen käyttöön raakamuodossaan, siitä tulee haitallista ruoan nauttimiselle.

Yksi tapa estää tämä on käyttää sitä kertakäyttöisenä tilapäiskäyttöön tarkoitettuina astioina. Jos todella haluat käyttää sitä pitkäaikaisesti, paras tapa on käyttää elintarviketurvallista tiivistysainetta halkeamien peittämiseen.

Elintarvikehartsin käyttäminen on hyvä vaihtoehto. Jos käytät PLA:sta valmistettua esinettä, on suositeltavaa käyttää polyuretaania, joka on lämpökovettuva muovi, joka peittää esineen.

Pesu kuumassa vedessä tai astianpesukoneessa voi aiheuttaa ongelmia.

Toinen asia, joka on otettava huomioon 3D-tulostettuja esineitä käytettäessä, on se, että esinettä ei suositella pestäväksi kuumassa vedessä. Sinun olisi pitänyt ajatella, että tämä voisi olla ratkaisu bakteeriongelman ratkaisemiseksi.

Mutta se ei yksinkertaisesti toimi, koska esine alkaa ajan myötä menettää ominaisuuksiaan. Siksi näitä esineitä ei voi käyttää astianpesukoneissa. PLA:n kaltaiset hauraat muovit voivat muotoutua ja halkeilla, kun niitä pestään kuumassa vedessä.

Tiedä filamentin elintarvikelaatu ostettaessa

Kun ostat tulostukseen sopivaa filamenttia, on otettava huomioon muutamia asioita. Jokaisen tulostukseen tarkoitetun filamentin mukana tulee käyttöturvallisuustiedote siinä käytetystä materiaalista.

Tässä tietolomakkeessa on kaikki tiedot kemiallisista ominaisuuksista, ja siinä annetaan myös tiedot FDA:n hyväksynnästä ja tuotteen elintarvikekelpoisuussertifioinnista, jos yritys on käynyt sen läpi.

Ongelma voi silti olla suuttimessa

FDM-3D-tulostimissa käytetään kuumaa päätä eli ekstruuderia tulostusmateriaalin lämmittämiseen ja sulattamiseen. Yleisimmin näiden suuttimien valmistuksessa käytetty materiaali on messinkiä.

Messinkisuuttimissa on suuri mahdollisuus sisältää pieniä määriä lyijyä. Kuumennusvaiheessa tämä lyijy voi saastuttaa tulostusmateriaalin, jolloin se ei sovellu elintarviketurvalliseksi.

Tämä ongelma voidaan välttää käyttämällä ruostumattomasta teräksestä valmistettua ekstruuderia. Olen kirjoittanut postauksen, jossa vertaillaan messinkiä vs. ruostumatonta terästä vs. karkaistua terästä, jotta ymmärrät tämän paremmin.

Miten voin tehdä materiaalista elintarviketurvallisempaa?

Amazonissa on tuote nimeltä Max Crystal Clear Epoxy Resin, joka on suunniteltu vain 3D-tulostetun PLA:n, PVC:n ja PET:n pinnoittamiseen, jotta se olisi elintarviketurvallista. Sitä kuvataan FDA:n mukaiseksi, iskunkestäväksi, vedenpitäväksi, vähämyrkylliseksi ja haponkestäväksi.

Tämä epoksihartsi antaa tulostetulle osalle kirkkaan päällysteen, ja sillä on erinomainen tarttuvuus materiaaleihin, kuten puuhun, teräkseen, alumiiniin, pehmeisiin metalleihin, komposiitteihin ja moneen muuhun materiaaliin, mikä osoittaa, kuinka tehokas tämä tuote on.

Se on tarkoitettu lähinnä lyhytaikaiseen käyttöön, mutta se muodostaa kovettuneen päällysteen, joka toimii esteenä, joka estää elintarvikkeita imeytymästä ydinmateriaaliin.

MAX CLR A/B -epoksihartsi on FDA:n vaatimusten mukainen pinnoitejärjestelmä, joka soveltuu lyhytaikaiseen suoraan elintarvikekäyttöön. Se on CFR 21 osaston osan 175.105 & 175.300 mukainen, joka kattaa suoran ja epäsuoran elintarvikekontaktin hartsiliimojen ja polymeeripinnoitteiden osalta.

Tuotteen viskositeetti muistuttaa kevyttä siirappia tai ruokaöljyä. Voit joko kaataa sen paikalleen tai levittää siveltimellä, jolloin materiaalin työstäminen ja kovettuminen kestää noin 45 minuuttia huoneenlämmössä.

Toivottavasti tämä vastasi alkuperäiseen kysymykseesi ja antoi sinulle hyödyllistä tietoa sen lisäksi. Jos haluat lukea lisää hyödyllisiä viestejä 3D-tulostuksesta, tutustu 8 Best 3D Printers Under $1000 - Budget & Quality tai 25 Best 3D Printer Upgrades/Improvements You Can Get Done.