Pensate di scolpire e progettare le vostre scatole e i vostri utensili per trasportare il cibo. Per quanto possa sembrare sorprendente, questo richiederebbe di pensare a materiali sicuri per gli alimenti da prototipare con le stampanti 3D.

Non sono molti i materiali di stampa 3D sicuri per gli alimenti, ma uno di questi è il PETG. È ampiamente considerato sicuro per gli alimenti nella comunità della stampa 3D e può essere rivestito con una resina epossidica per aumentarne l'efficacia. Il PLA è sicuro per gli alimenti per le materie plastiche monouso. I filamenti possono essere acquistati a livelli di qualità sicuri per gli alimenti.

Le stampanti 3D utilizzano materiali plastici come fonte di stampa. Tutte le plastiche che rientrano nella categoria dei materiali sicuri per gli alimenti non possono essere utilizzate per la stampa.

I polimeri utilizzati nella stampa 3D devono possedere alcune proprietà, come l'essere termoplastici, un'elevata resistenza con una bassa flessibilità, una temperatura di stampa adeguata, un ritiro minimo, ecc.

I polimeri che soddisfano queste proprietà e diventano adatti alla stampa includono plastiche comunemente conosciute come PLA, ABS, ecc. Tutte le proprietà di cui sopra riducono lo spettro di ricerca di materiali di stampa adatti agli alimenti, molto ristretto. Ma questo non esclude l'opzione.

Che cosa si intende per sicurezza alimentare?

Per quanto riguarda la sicurezza alimentare, una visione generalizzata potrebbe essere quella di un materiale che soddisfa tutti i requisiti determinati dall'uso previsto e che non crea alcun pericolo per la sicurezza alimentare.

Può essere ulteriormente elaborato come materiale che rispetta le seguenti linee guida prodotte dalla FDA e dall'UE.

Il materiale che trattiene il cibo non deve essere così:

• Impartire qualsiasi colore, odore o sapore
• Aggiungere sostanze nocive agli alimenti, tra cui sostanze chimiche, saline o oli.

Dovrebbe:

• Essere durevole, resistente alla corrosione, ben assorbente e sicuro nelle normali condizioni d'uso.
• Ha un peso e una resistenza sufficienti per resistere a ripetuti lavaggi.
• Hanno una finitura liscia e facilmente pulibile, senza crepe e fessure.
• Resistere a scheggiature, vaiolature, distorsioni e decomposizione.

L'opzione che ci rimane è quella di conoscere lo scopo dell'oggetto da progettare e di utilizzare un materiale di conseguenza. Se l'oggetto non viene utilizzato ad alte temperature, è possibile utilizzare la plastica a base di PET per la stampa, dato che la maggior parte delle bottiglie d'acqua e delle scatole per il pranzo sono fatte con questa plastica.

Il PLA può essere utilizzato per la realizzazione di oggetti sottoposti al contatto con gli alimenti per brevi periodi, come gli stampi per biscotti e pancake. Se si vuole estremizzare, si può utilizzare la ceramica, che ha dimostrato per secoli il suo posto in cucina.

Prima di saperne di più sui materiali utilizzati, è necessario conoscere un po' il funzionamento di una stampante 3D e tutti i processi coinvolti per comprendere meglio i requisiti dei materiali e il motivo per cui sono necessari materiali specifici.

Cosa rende un materiale adatto alla stampa 3D?

La maggior parte delle stampanti 3D desktop disponibili in commercio utilizza un metodo chiamato "modellazione a deposizione fusa" (FDM). Questi tipi di stampanti stampano estrudendo il materiale termoplastico da stampare e fissandolo nella forma desiderata.

L'estrusore è spesso un ugello che riscalda e fonde il polimero. Questo processo ci dà un'idea del materiale da utilizzare. L'elemento chiave è la temperatura e abbiamo bisogno di materiali che possano essere modificati con questa proprietà.

La temperatura di lavoro per il materiale dovrebbe essere compresa in un intervallo che può essere prodotto negli elettrodomestici. Questo ci dà alcune opzioni tra cui scegliere.

Per quanto riguarda i materiali utilizzati per la stampa 3D, ci sono molte opzioni tra cui scegliere. È possibile scegliere il materiale in base alle proprie esigenze.

I materiali utilizzati possono essere classificati in ingegneristici come il PEEK, termoplastici di uso comune come il PLA, materiali a base di resina e compositi, ovvero materiali creati combinando due materiali per ottenere le migliori proprietà di entrambi.

I compositi si distinguono dal resto dei materiali in quanto vengono utilizzati principalmente per la prototipazione con i metalli e costituiscono una vasta categoria a sé stante.

Gli alimenti in PLA sono sicuri?

Il PLA è uno dei materiali di stampa 3D più venduti sul mercato e rappresenta la scelta predefinita quando si considera una stampante 3D desktop FDM.

È economica e richiede una bassa temperatura di stampa. Non richiede un letto riscaldato. Se vi state chiedendo cosa sia un letto riscaldato, si tratta della piattaforma su cui la testina di stampa stampa. In alcuni casi, un letto riscaldato garantisce una maggiore adesione dell'oggetto di stampa alla sua superficie.

Il PLA deriva dalla lavorazione della canna da zucchero e del mais, ed è quindi ecologico e biodegradabile. Per stampare con il PLA è necessaria una temperatura di stampa compresa tra 190 e 220°C. Un'altra caratteristica fondamentale del PLA è che è anche rinnovabile.

La temperatura di stampa del PLA ci permette di capire a quale scopo può essere utilizzato, se è sicuro per gli alimenti. Questo materiale deve essere utilizzato solo a basse temperature.

In un esperimento condotto sul PLA dalla James Madison University (JMU), il PLA è stato sottoposto a varie temperature e pressioni e si è scoperto che il PLA come materia prima è sicuro per gli alimenti.

Quando il PLA viene sottoposto all'ugello caldo della stampante, c'è la possibilità che venga indotto da materiali tossici durante la stampa dall'ugello. Questo scenario è applicabile solo se l'ugello è fatto di materiali tossici come il piombo.

Può essere utilizzato per realizzare stampi per biscotti e altri oggetti legati al cibo che hanno un breve periodo di contatto con il materiale alimentare. Un aspetto interessante del PLA è che a volte produce un profumo dolce durante la stampa, a seconda del marchio.

Il PLA che consiglio è il filamento PLA Overture (1,75 mm), che non solo ha un'incredibile quantità di recensioni positive su Amazon, ma è anche privo di intasamenti, con un'ottima precisione dimensionale ed è ampiamente conosciuto come un prodotto di qualità superiore nel mondo della stampa 3D.

Al momento della pubblicazione, è un bestseller numero 1 su Amazon.

Gli alimenti in ABS sono sicuri?

È una termoplastica forte e leggera che può essere utilizzata per la stampa 3D.

La plastica ABS è nota per la sua robustezza e resistenza agli urti ed è un materiale consolidato per l'uso industriale. L'ABS è molto diffuso nell'industria dei giocattoli e viene utilizzato per produrre i mattoncini LEGO.

L'ABS nella sua forma fusa produce un forte odore durante la stampa. La plastica ABS è nota per resistere a temperature molto più elevate rispetto agli altri materiali di stampa.

La temperatura di estrusione della plastica ABS si aggira intorno ai 220-250°C (428-482°F), il che la rende una scelta preferenziale per le applicazioni esterne e ad alta temperatura.

Anche se ha una maggiore resistenza alla temperatura, non è considerato sicuro per gli alimenti.

Il motivo è che la plastica ABS contiene materiali tossici che dovrebbero essere evitati dal contatto con gli alimenti. Le sostanze chimiche presenti nell'ABS possono penetrare negli alimenti con cui viene a contatto.

Gli alimenti in PET sono sicuri?

Questo materiale è generalmente considerato un'alternativa alla plastica ABS, con il vantaggio di essere sicuro per gli alimenti. Ha un'ampia gamma di applicazioni industriali con alimenti e acqua.

Il PET è un polimero ampiamente utilizzato nella produzione di bottiglie d'acqua e contenitori per alimenti. A differenza dell'ABS, non produce alcun odore durante la stampa. Richiede una temperatura più bassa per la stampa e non necessita di un letto riscaldato.

La forma stampata del PET è soggetta agli agenti atmosferici e può perdere le sue proprietà. Questo può essere evitato conservando il materiale stampato in un'area con minore umidità.

Il PETG è sicuro per gli alimenti?

Si tratta di una versione modificata del PET con glicole. Questa modifica del PET lo rende un materiale altamente stampabile. Ha una capacità di sopportare temperature elevate. La temperatura di stampa del PET-G è di circa 200-250°C (392-482°F).

Il PET-G è resistente e flessibile allo stesso tempo. Questo materiale è noto per la sua superficie liscia che si consuma rapidamente. Durante la stampa, non produce alcun odore.

Il PET-G è noto per la sua trasparenza e per la sua resistenza agli agenti atmosferici. Il PETG è considerato sicuro per gli alimenti e la sua resistenza agli agenti atmosferici lo rende un materiale adatto alla progettazione di vasi e attrezzature per il giardinaggio.

Per quanto riguarda il PETG trasparente, c'è un marchio e un prodotto che si distingue come top player nella produzione. Questo filamento è YOYI PETG Filament (1,75 mm), che utilizza materie prime importate dall'Europa, senza impurità e con una rigorosa linea guida sulla qualità complessiva.

È ufficialmente approvato dalla FDA come sicuro per gli alimenti, quindi è un'ottima scelta se volete un materiale di stampa 3D sicuro per gli alimenti nel vostro arsenale.

Non solo non si formano bolle durante la stampa, ma la tecnologia è ultra-liscia, priva di odori e precisa, per stampe sempre uniformi.

Una volta acquistato questo filamento, sarete felici di sapere che il loro servizio clienti è di prim'ordine e offre un reso gratuito entro 30 giorni, di cui difficilmente avrete bisogno!

Il filamento ceramico è sicuro per gli alimenti?

Sorprendentemente, la ceramica viene utilizzata anche per la stampa 3D. Si tratta di una categoria a sé stante, in quanto richiede stampanti progettate per gestire il materiale sotto forma di argilla bagnata con altri minerali.

Il prodotto stampato dalla stampante in quanto tale non è nella sua forma finita. Deve essere messo in un forno per riscaldarlo e solidificarlo. Il prodotto finale non ha alcuna differenza rispetto agli oggetti in ceramica normalmente prodotti.

Presenterà tutte le proprietà di un normale piatto in ceramica e potrà quindi essere utilizzato come materiale sicuro per gli alimenti a lungo termine, ma ci vuole qualcosa di più della semplice stampante 3D!

Cose da considerare dopo aver scelto il materiale giusto

Crescita batterica su una superficie stampata in 3D

Uno degli aspetti principali da tenere in considerazione quando si utilizzano oggetti stampati in 3D per la manipolazione di alimenti è la crescita batterica. Anche se la stampa sembra liscia e lucida, a livello microscopico contiene piccole crepe e fessure che possono contenere particelle di cibo.

Ciò è dovuto al fatto che l'oggetto è costruito a strati. Questo modo di costruire può creare piccoli spazi vuoti sulla superficie tra uno strato e l'altro. Questi spazi vuoti, contenenti particelle di cibo, diventano un'area per la crescita dei batteri.

L'oggetto stampato in 3D non deve essere messo a contatto con alimenti come carne e uova crude, che contengono elevate quantità di batteri nocivi.

Pertanto, se si prevede di utilizzare tazze o utensili stampati in 3D per un uso a lungo termine nella loro forma grezza, diventano dannosi per il consumo di cibo.

Un modo per evitare che ciò accada è quello di utilizzarli come utensili usa e getta per uso temporaneo, mentre se si vuole davvero utilizzarli a lungo termine, il modo migliore è quello di utilizzare un sigillante per alimenti per coprire le fessure.

L'uso di una resina alimentare è una buona opzione. Se si utilizza un oggetto fabbricato con il PLA, è consigliabile utilizzare il poliuretano, che è una plastica termoindurente per ricoprire l'oggetto.

Il lavaggio in acqua calda o con la lavastoviglie può causare problemi

Un'altra cosa da considerare quando si utilizzano oggetti stampati in 3D è che non è consigliabile lavare l'oggetto in acqua calda. Avreste dovuto pensare che questa potesse essere una soluzione per risolvere il problema dei batteri.

Ma semplicemente non funziona, perché l'oggetto inizia a perdere le sue proprietà con il passare del tempo. Per questo motivo, questi oggetti non possono essere utilizzati nelle lavastoviglie. Le plastiche fragili come il PLA possono deformarsi e rompersi durante il lavaggio in acqua calda.

Conoscere la qualità alimentare del filamento al momento dell'acquisto

Quando si acquista un filamento di un materiale adatto alla stampa, ci sono alcuni aspetti da tenere in considerazione. Ogni filamento per la stampa viene fornito con una scheda di sicurezza sul materiale utilizzato.

La scheda tecnica contiene tutte le informazioni sulle proprietà chimiche e fornisce informazioni sull'approvazione FDA e sulla certificazione alimentare del prodotto, se l'azienda l'ha ottenuta.

Il problema può ancora risiedere nell'ugello

Le stampanti 3D FDM utilizzano un'estremità calda o estrusore per riscaldare e fondere il materiale di stampa. Il materiale più utilizzato per realizzare questi ugelli è l'ottone.

Gli ugelli in ottone hanno un'alta probabilità di contenere piccole tracce di piombo che, nella fase di riscaldamento, possono contaminare il materiale di stampa, rendendolo inadatto alla sicurezza alimentare.

Questo problema può essere evitato utilizzando un estrusore in acciaio inossidabile. Ho scritto un post che confronta Ottone vs Acciaio inossidabile vs Acciaio temprato per una migliore comprensione di questo problema.

Come posso rendere il materiale più sicuro per gli alimenti?

Su Amazon è disponibile un prodotto chiamato Max Crystal Clear Epoxy Resin, progettato proprio per rivestire PLA, PVC e PET stampati in 3D per renderli sicuri per gli alimenti. È descritto come conforme alla FDA, resistente agli urti, impermeabile, a bassa tossicità e resistente agli acidi.

Questa resina epossidica conferisce uno strato trasparente alla parte stampata e ha un'eccellente adesione a materiali come legno, acciaio, alluminio, metalli dolci, materiali compositi e molto altro ancora, a dimostrazione dell'efficacia di questo prodotto.

Si tratta di un prodotto principalmente di breve durata, ma che fornisce uno strato polimerizzato che funge da barriera per evitare che gli alimenti vengano assorbiti dal materiale di base.

La resina epossidica MAX CLR A/B è un sistema di rivestimento conforme alla FDA, adatto al contatto diretto con gli alimenti per un breve periodo di tempo e conforme al CFR Titolo 21 parte 175.105 & 175.300 che riguarda il contatto diretto e indiretto con gli alimenti come adesivi resinosi e rivestimenti polimerici.

La viscosità di questo prodotto è simile a quella di uno sciroppo leggero o di un olio da cucina. Si può scegliere di versarlo in loco o di applicarlo con un pennello, dove occorrono circa 45 minuti per lavorare e polimerizzare il materiale a temperatura ambiente.

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