Aussi étonnant que cela puisse paraître, cela nous obligerait à réfléchir à des matériaux sans danger pour les aliments, que nous pourrions prototyper à l'aide d'imprimantes 3D.

Il n'y a pas beaucoup de matériaux d'impression 3D qui sont sûrs pour les aliments, mais l'un d'entre eux est le PETG. Il est largement considéré comme sûr pour les aliments dans la communauté de l'impression 3D et peut être recouvert d'une résine époxy pour augmenter son efficacité. Le PLA est sûr pour les plastiques à usage unique. Les filaments peuvent être achetés à des niveaux de qualité sûrs pour les aliments.

Les imprimantes 3D utilisent des matériaux plastiques comme source d'impression. Tous les plastiques qui entrent dans la catégorie des produits alimentaires ne peuvent pas être utilisés pour l'impression.

Les polymères utilisés dans l'impression 3D doivent posséder certaines propriétés, comme être thermoplastiques, très résistants et peu flexibles, avoir une température d'impression adaptée, un retrait minimal, etc.

Les polymères qui satisfont à ces propriétés et qui conviennent à l'impression comprennent les plastiques communément connus tels que le PLA, l'ABS, etc. Toutes les propriétés susmentionnées réduisent le spectre de notre recherche de matériaux d'impression sûrs sur le plan alimentaire, qui est très étroit. Mais cela n'exclut pas l'option.

Qu'est-ce que la sécurité alimentaire ?

Pour qu'un produit soit sûr sur le plan alimentaire, on peut dire qu'il s'agit d'un matériau qui répond à toutes les exigences déterminées par l'usage auquel il est destiné et qui ne présente aucun risque pour la sécurité alimentaire.

Il peut être élaboré comme des matériaux qui obéissent aux lignes directrices suivantes produites par la FDA et l'UE.

Le matériau qui contient les aliments ne doit pas l'être :

• conférer une couleur, une odeur ou un goût quelconque
• Ajouter des substances nocives dans les aliments, notamment des produits chimiques, des solutions salines ou de l'huile.

Elle devrait l'être :

• Être durable, résistant à la corrosion, bien absorbant et sûr dans des conditions d'utilisation normales.
• Le poids et la résistance sont suffisants pour supporter des lavages répétés.
• Avoir une finition lisse, facile à nettoyer, sans fissures ni crevasses.
• Résister à l'écaillage, à la piqûre, à la déformation et à la décomposition.

Si l'objet n'est pas utilisé à haute température, le plastique à base de PET peut être utilisé pour l'impression, car la plupart des bouteilles d'eau et des boîtes de tiffin sont fabriquées à partir de ce matériau.

Le PLA peut être utilisé pour fabriquer des objets soumis à des contacts alimentaires de courte durée, comme les moules à biscuits et à crêpes. Si vous voulez aller à l'extrême, vous pouvez utiliser la céramique, qui a prouvé au fil des siècles qu'elle avait sa place dans la cuisine.

Avant d'en savoir plus sur le matériau utilisé, il est nécessaire de connaître un peu le fonctionnement d'une imprimante 3D et tous les processus qu'elle implique afin de mieux comprendre les exigences en matière de matériaux et les raisons pour lesquelles des matériaux spécifiques sont nécessaires.

Qu'est-ce qui fait qu'un matériau convient à l'impression 3D ?

On ne peut pas utiliser n'importe quel matériau plastique normal pour faire de l'impression 3D. La plupart des imprimantes 3D de bureau disponibles dans le commerce utilisent une méthode appelée "modélisation par dépôt en fusion" (FDM). Ces types d'imprimantes impriment en extrudant le matériau thermoplastique à imprimer et en le fixant dans la forme souhaitée.

L'extrudeuse est souvent une buse qui chauffe et fait fondre le polymère. Ce processus nous donne une idée du matériau à utiliser. L'élément clé ici est la température et nous avons besoin de matériaux qui peuvent être modifiés avec cette propriété.

La température de travail du matériau doit se situer dans une fourchette qui peut être produite par des appareils ménagers, ce qui nous permet de choisir parmi plusieurs options.

En ce qui concerne les matériaux utilisés pour l'impression 3D, il existe une multitude d'options parmi lesquelles vous pouvez choisir en fonction de vos besoins.

Les matériaux utilisés peuvent être classés en matériaux de qualité technique comme le PEEK, en thermoplastiques couramment utilisés comme le PLA, en matériaux à base de résine et en matériaux composites, qui sont créés en combinant deux matériaux afin d'obtenir les meilleures propriétés des deux.

Les composites se distinguent des autres matériaux car ils sont principalement utilisés pour le prototypage avec les métaux et constituent une vaste catégorie à part entière.

Les aliments en PLA sont-ils sûrs ?

Le PLA est l'un des matériaux d'impression 3D les plus vendus sur le marché. Il constitue le choix par défaut lorsqu'il s'agit d'une imprimante 3D de bureau de type FDM.

Il est bon marché et nécessite une température basse pour imprimer. Il ne nécessite pas de lit chauffant. Si vous vous demandez ce qu'est un lit chauffant, il s'agit de la plateforme sur laquelle la tête d'impression imprime. Dans certains cas, un lit chauffant permet une meilleure adhérence de l'objet à imprimer sur sa surface.

Le PLA est dérivé de la transformation de la canne à sucre et du maïs, ce qui le rend écologique et biodégradable. Pour imprimer avec le PLA, vous avez besoin d'une température d'impression comprise entre 190 et 220 °C. Une autre caractéristique clé du PLA est le fait qu'il est également renouvelable.

La température d'impression du PLA nous permet de comprendre à quelles fins ce matériau peut être utilisé et s'il est sans danger pour les denrées alimentaires.

Une expérience menée par l'université James Madison (JMU) a soumis le PLA à différentes températures et pressions et a permis de constater que le PLA en tant que matière première est sans danger pour les aliments.

Lorsque le PLA est soumis à la buse chaude de l'imprimante, il risque d'être contaminé par des substances toxiques lors de l'impression par la buse. Ce scénario ne s'applique que si la buse est fabriquée à partir de matériaux toxiques comme le plomb.

Il peut être utilisé pour fabriquer des emporte-pièces et d'autres objets liés à l'alimentation qui ont un temps de contact court avec le matériau alimentaire. Un fait intéressant concernant le PLA est qu'il produit parfois une odeur sucrée lors de l'impression, en fonction de la marque.

Le PLA que je recommande est le filament PLA Overture (1,75 mm). Non seulement il bénéficie d'un nombre incroyable d'avis favorables sur Amazon, mais il ne se bouche pas, offre une grande précision dimensionnelle et est largement reconnu comme étant de première qualité dans le monde de l'impression 3D.

À l'heure où nous publions cet article, il s'agit d'un best-seller n°1 sur Amazon.

L'ABS est-il sûr pour les aliments ?

Il s'agit d'un thermoplastique solide et léger qui peut être utilisé pour l'impression 3D.

Le plastique ABS est connu pour sa robustesse et sa résistance aux chocs. Il s'agit d'un matériau reconnu pour son utilisation industrielle. L'ABS est populaire dans l'industrie du jouet et il est utilisé pour fabriquer les blocs de construction LEGO.

L'ABS sous sa forme fondue produit une forte odeur lors de l'impression. Le plastique ABS est connu pour résister à des températures beaucoup plus élevées que le reste des matériaux d'impression.

La température d'extrusion du plastique ABS est d'environ 220-250°C (428-482°F), ce qui en fait un choix privilégié pour les applications externes et à haute température.

Même s'il résiste mieux à la température, il n'est pas considéré comme sûr pour les aliments.

En effet, le plastique ABS contient des substances toxiques qui ne doivent pas entrer en contact avec les aliments. Les produits chimiques contenus dans l'ABS peuvent s'infiltrer dans les aliments avec lesquels ils sont en contact.

Les aliments en PET sont-ils sûrs ?

Ce matériau est généralement considéré comme une alternative au plastique ABS, avec l'avantage supplémentaire d'être sans danger pour les aliments. Il a une large gamme d'applications industrielles avec les aliments et l'eau.

Le PET est un polymère largement utilisé dans la fabrication de bouteilles d'eau et de contenants alimentaires. Contrairement à l'ABS, il ne produit pas d'odeur lors de l'impression. Il requiert une température plus basse pour l'impression et ne nécessite pas de lit chauffant.

La forme imprimée du PET est sujette aux intempéries et peut perdre ses propriétés, ce qui peut être évité en stockant le matériau imprimé dans un endroit moins humide.

Le PETG est-il sans danger pour les aliments ?

Il s'agit d'une version modifiée du PET avec du glycol. Cette modification du PET en fait un matériau hautement imprimable. Il a une capacité de résistance à la température élevée. La température d'impression du PET-G est d'environ 200-250°C (392-482°F).

Le PET-G est à la fois solide et flexible. Ce matériau est connu pour sa surface lisse qui s'use rapidement. Lors de l'impression, il ne produit pas d'odeur.

Il a besoin d'une bonne température pour maintenir l'objet sur sa surface. Le PET-G est connu pour sa transparence et sa résistance aux intempéries. Le PETG est considéré comme sûr pour les aliments. Sa résistance aux intempéries en fait un matériau approprié pour la conception de pots et d'équipements de jardinage.

Pour le PETG clair, il existe une marque et un produit qui s'imposent comme un acteur de premier plan dans la fabrication. Il s'agit du filament PETG de YOYI (1,75 mm). Il utilise des matières premières importées d'Europe, sans impuretés, et il applique des directives strictes en matière de qualité globale.

Il est officiellement approuvé par la FDA comme étant sans danger pour les aliments, ce qui en fait un excellent choix si vous souhaitez disposer d'un matériau d'impression 3D sans danger pour les aliments dans votre arsenal.

Non seulement vous n'obtiendrez pas de bulles d'air lors de l'impression, mais la technologie ultra-lisse, l'absence d'odeur et la précision permettent d'obtenir des impressions homogènes à chaque fois.

Une fois que vous aurez acheté ce filament, vous serez heureux d'apprendre que leur service clientèle est de premier ordre et qu'ils offrent un retour gratuit dans les 30 jours, ce dont vous n'auriez de toute façon pas besoin !

Le filament céramique est-il sans danger pour les aliments ?

Il s'agit d'une catégorie à part, car elle nécessite des imprimantes conçues pour traiter le matériau sous forme d'argile humide et d'autres minéraux.

Le produit imprimé par l'imprimante en tant que tel n'est pas sous sa forme finie. Il doit être placé dans un four pour le chauffer et le solidifier. Le produit final ne présente aucune différence par rapport aux objets céramiques normalement produits.

Il présente toutes les propriétés d'un plat en céramique normal et peut donc être utilisé comme matériau alimentaire à long terme, mais il faut un peu plus que votre imprimante 3D !

Éléments à prendre en compte après avoir choisi le bon matériau

Croissance bactérienne sur une surface imprimée en 3D

Même si l'impression semble lisse et brillante, au niveau microscopique, l'impression contient de petites fissures et des crevasses qui peuvent contenir des particules de nourriture.

Cela est dû au fait que l'objet est construit en couches. Ce mode de construction peut créer de petites lacunes à la surface entre chaque couche. Ces lacunes contenant des particules d'aliments deviennent une zone de développement bactérien.

L'objet imprimé en 3D ne doit pas être mis en contact avec des aliments tels que de la viande crue ou des œufs, qui contiennent de grandes quantités de bactéries nocives.

Par conséquent, si vous envisagez d'utiliser des tasses ou des ustensiles imprimés en 3D à long terme sous leur forme brute, ils deviennent nocifs pour la consommation alimentaire.

Si vous souhaitez vraiment l'utiliser à long terme, le mieux est d'utiliser un produit d'étanchéité alimentaire pour couvrir les fissures.

Si vous utilisez un objet fabriqué en PLA, il est conseillé d'utiliser du polyuréthane, un plastique thermodurcissable, pour recouvrir l'objet.

Le lavage à l'eau chaude ou au lave-vaisselle peut poser des problèmes

Une autre chose à prendre en compte lors de l'utilisation d'objets imprimés en 3D est qu'il n'est pas conseillé de laver l'objet à l'eau chaude. Vous auriez dû penser que cela pourrait être une solution pour résoudre le problème des bactéries.

Mais cela ne fonctionne tout simplement pas, car l'objet commence à perdre ses propriétés avec le temps. C'est pourquoi ces objets ne peuvent pas être utilisés dans les lave-vaisselle. Les plastiques fragiles comme le PLA peuvent se déformer et se fissurer lors du lavage à l'eau chaude.

Connaître la qualité alimentaire du filament lors de l'achat

Lors de l'achat d'un filament d'un matériau approprié pour l'impression, il convient de tenir compte de certains éléments. Chaque filament pour l'impression est accompagné d'une fiche de données de sécurité sur le matériau utilisé.

Cette fiche contient toutes les informations relatives aux propriétés chimiques, à l'approbation de la FDA et à la certification de qualité alimentaire du produit, si l'entreprise l'a obtenue.

Le problème peut toujours se situer au niveau de la buse

Les imprimantes 3D FDM utilisent une extrémité chaude ou extrudeuse pour chauffer et faire fondre le matériau d'impression. Le matériau le plus couramment utilisé pour fabriquer ces buses est le laiton.

Les buses en laiton sont susceptibles de contenir de petites traces de plomb qui, lors de la phase de chauffage, peuvent contaminer le matériau d'impression et le rendre impropre à la consommation.

Ce problème peut être évité en utilisant un extrudeur en acier inoxydable. J'ai écrit un article comparant le laiton, l'acier inoxydable et l'acier trempé pour une meilleure compréhension de ce problème.

Comment rendre les matériaux plus sûrs sur le plan alimentaire ?

Il existe sur Amazon un produit appelé Max Crystal Clear Epoxy Resin, conçu pour recouvrir les imprimés 3D en PLA, PVC et PET afin de les rendre aptes à la consommation. Il est décrit comme étant conforme à la FDA, résistant aux chocs, imperméable à l'eau, peu toxique et résistant aux acides.

Cette résine époxy donne une couche transparente à votre pièce imprimée et offre une excellente adhérence aux matériaux tels que le bois, l'acier, l'aluminium, les métaux tendres, les composites et bien d'autres encore, ce qui montre l'efficacité de ce produit.

Il est principalement destiné à un usage bref, mais il permet d'obtenir une couche durcie qui agit comme une barrière empêchant les aliments d'être absorbés par le matériau de base.

La résine époxy MAX CLR A/B est un système de revêtement conforme à la FDA qui convient à un contact alimentaire direct de courte durée. Elle est conforme à la CFR Title 21 part 175.105 & ; 175.300 qui couvre le contact alimentaire direct et indirect en tant qu'adhésifs résineux et revêtements polymères.

La viscosité de ce produit est similaire à celle d'un sirop léger ou d'une huile de cuisson. Vous pouvez choisir de le verser ou de l'appliquer à l'aide d'un pinceau, ce qui prend environ 45 minutes pour travailler et durcir le matériau à température ambiante.

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