食べ物を運ぶための箱や道具を自分で彫刻してデザインすることを考える。 すごいことだと思うが、3Dプリンターで試作するためには、食品に安全な材料を考える必要がある。

食品に安全な3Dプリント材料はあまり多くありませんが、その1つがPETGです。 3Dプリントコミュニティで広く食品安全とされており、エポキシ樹脂でコーティングして効果を高めることができます。 PLAは使い捨てプラスチックとしては食品安全です。 フィラメントは食品安全な品質レベルで購入することができます。

3Dプリンターは、印刷するための材料としてプラスチック素材を使用します。 食品として安全なカテゴリーに入るプラスチックは、すべて印刷に使用することができません。

3Dプリントに使用されるポリマーは、熱可塑性であること、高強度で柔軟性が低いこと、プリント温度が適切であること、収縮が少ないこと、などの特性を備えている必要があります。

これらの特性を満たし、印刷に適したポリマーは、一般的に知られているPLA、ABSなどのプラスチックです。 上記の特性により、食品に安全な印刷材料を見つけるためのスペクトルは非常に狭くなります。 しかし、それは選択肢を排除するものではありません。

フードセーフの意味とは？

一般的な考え方として、食品安全とは、使用目的によって決定されるすべての要件を満たし、食品安全上の危害を生じさせない素材であるとまとめることができるだろう。

さらに詳しく言うと、FDAやEUが作成した以下のガイドラインに従った素材ということになります。

食品を保持する素材は、そうであってはならない：

• 色、におい、味を付与する
• 化学物質、生理食塩水、油などの有害物質を食品に混入させること。

そのはずです：

• 耐久性、耐食性、吸収性に優れ、通常の使用条件下では安全であること。
• 繰り返しの洗濯に耐えられるよう、十分な重量と強度を持たせています。
• ひび割れや隙間がなく、お手入れしやすい滑らかな仕上がりであること
• チッピング、ピッティング、歪み、分解に対する耐性があること。

高温で使用しないものであれば、水筒やティフィンの箱のほとんどがPET樹脂でできているため、PET樹脂でプリントすることができます。

PLAは、クッキーやパンケーキの型など、短時間で食品と接触するものを作ることができます。 極端に言えば、何世紀にもわたってキッチンで活躍してきたセラミックを使うことができます。

使用する材料について詳しく知る前に、3Dプリンターの仕組みやそれに関わるすべての工程について少し知っておくと、材料の要件や特定の材料がなぜ必要なのかを把握することができます。

3Dプリンティングに適した素材とは？

3Dプリントは、普通のプラスチック素材ではできません。 市販のデスクトップ型3Dプリンターの多くは、「FDM（Fused Deposition Modelling）」と呼ばれる方式で、プリントしたい熱可塑性プラスチックを押し出して、好きな形にセットしてプリントするタイプ。

押出機は多くの場合、ノズルでポリマーを加熱して溶かします。 この工程で、どのような材料を使うべきかがわかります。 ここで重要なのは温度であり、この性質で変更可能な材料が必要です。

素材の作業可能な温度は、家電製品で作れる範囲であることが望ましい。 そのため、いくつかの選択肢から選ぶことができるのです。

3Dプリントに使用される材料に関しては、豊富な選択肢があります。 ニーズに応じて材料を選択することができます。

使用される材料は、PEEKのようなエンジニアリンググレード、PLAのような一般的に使用される熱可塑性プラスチック、樹脂ベースの材料に分類され、複合材料は、2つの材料を組み合わせて両方の特性を最大限に引き出すために作られた材料です。

コンポジットは、主に金属とのプロトタイピングに使用されるため、他の素材とは一線を画しており、それ自体が広大なカテゴリーとなります。

PLA食品は安全か？

PLAは、市場で最も販売されている3Dプリント材料の1つで、FDM方式のデスクトップ3Dプリンターを検討する際には、デフォルトの選択肢として登場します。

ヒートベッドとは、プリントヘッドが印刷するための台座のことです。 ヒートベッドを使用することで、印刷物の密着度が高まる場合もあります。

PLAは、サトウキビやトウモロコシを加工して作られるため、環境に優しく生分解性に優れています。 PLAで印刷するには、190～220℃の印刷温度が必要です。また、PLAは再生可能であることも大きな特徴です。

PLAを印刷する際の温度は、それが食品として安全な場所でどのような目的で使用できるかを理解させてくれます。 この材料は、低温での取り扱いでのみ使用されるべきです。

ジェームズ・マディソン大学（JMU）が行ったPLAに関する実験では、PLAをさまざまな温度や圧力にさらした結果、原料としてのPLAは食品として安全であることがわかりました。

このシナリオは、ノズルが鉛などの有害物質で作られている場合にのみ適用されます。

PLAの面白いところは、ブランドによって印刷時に甘い香りがすることがあることです。

私がお勧めするPLAは、Overture PLA Filament (1.75mm)です。 Amazonで信じられないほどの高評価を得ているだけでなく、寸法精度が高く目詰まりしないので、3Dプリントの世界ではプレミアム品質であることが広く知られています。

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ABSは食品に安全ですか？

3Dプリンターにも使用できる、強度のある軽量な熱可塑性プラスチックです。

ABS樹脂は、強靭で耐衝撃性に優れ、工業用としては定評のある素材です。 玩具業界では、LEGOのブロックに使用されるなど、人気の高いABS樹脂。

ABSは溶けた状態で印刷すると強い臭いがします。 ABS樹脂は他の印刷材料に比べて高温に耐えることができることで知られています。

ABS樹脂の押出温度は220～250℃程度であることが判明しており、外用や高温用途に好適です。

耐熱温度は高くても、食品としての安全性は考慮されていません。

その理由は、ABS樹脂には食品との接触を避けるべき有害物質が含まれているからです。 ABS樹脂に含まれる化学物質は、接触した食品に溶出する恐れがあります。

PET食品は安全ですか？

ABS樹脂の代替素材とされ、食品への安全性が高いことから、食品や水を扱う産業用途に幅広く使用されています。

PETは、水筒や食品を入れる容器などに広く使われているポリマーで、ABSと違って印刷時の臭いがなく、印刷時の温度が低く、ヒートベッドを必要としない。

PETの印刷物は風化しやすく、特性が損なわれることがあります。 印刷物を湿度の低い場所で保管することで、これを防ぐことができます。

PETGは食品に安全か？

PETにグリコールを加えて改良したものです。 このPETの改良により、印刷適性の高い素材となりました。 耐熱性も高く、PET-Gの印刷温度は200～250℃程度になります。

PET-Gは、強度と柔軟性を併せ持つ素材であり、表面は滑らかで、すぐに磨り減ってしまうという特徴があります。 また、印刷時に臭いが発生しないのも特徴です。

PET-Gは、透明性と耐候性に優れています。 PETGは食品にも安全であり、耐候性から瓶やガーデニング用品のデザインに適しています。

クリアPETGには、不純物のないヨーロッパ産の原料を使用し、品質管理も徹底しているYOYI PETGフィラメント（1.75mm）というブランドと製品がある。

食品安全としてFDAに正式に認可されているので、食品安全な3Dプリント素材を武器にしたい方にはおすすめです。

印刷中に泡が立たないだけでなく、ウルトラスムーステクノロジー、無臭、正確な精度で、常に安定した印刷を実現します。

このフィラメントを購入したら、とにかくほとんど必要ないであろう30日以内の無料返品を提供するカスタマーサービスが一流であることを知るでしょう！

セラミックフィラメントは食品に安全ですか？

意外と知られていないのですが、セラミックは3Dプリンターにも使われる素材なんです。

プリンターで印刷したものは、そのままでは完成形ではなく、窯に入れて熱を加えて固める必要があります。 完成形は、通常の陶磁器のオブジェと何ら変わりはありません。

通常の陶磁器の皿と同じような性質を持つため、食品に安全な素材として長期的に使用することができますが、3Dプリンターだけでは不十分なのです！

素材選びの後に気をつけるべきこと

3Dプリンター表面でのバクテリアの繁殖

3Dプリントで食品を扱う際に注意しなければならないことのひとつに、細菌の繁殖があります。 見た目は滑らかで光沢のあるプリントでも、ミクロの世界ではプリントに小さな亀裂や隙間があり、そこに食べかすが入ってしまうことがあります。

これは、層構造になっているため、層と層の間に小さな隙間ができてしまい、その隙間に食べかすが入り、細菌が繁殖しやすい環境になっているためです。

3Dプリントしたものを、生肉や卵など有害な細菌が多く含まれる食品に接触させないこと。

そのため、3Dプリントしたカップや調理器具をそのままの形で長期使用する場合は、食品として有害となります。

これを防ぐには、一時的に使用する使い捨ての食器として使用するのも一つの方法ですが、長期的に使用するのであれば、食品用のシーラントでひび割れをカバーするのがベストです。

食品用樹脂を使用するのがよいでしょう。 PLAで製作した物体を使用する場合は、熱硬化性樹脂であるポリウレタンを使用して物体を覆うことが望ましいです。

熱湯や食器洗い乾燥機で洗うと問題が発生することがあります

もうひとつ、3Dプリントしたものを使うときに注意しなければならないのは、お湯で洗うことは勧められないということです。 これは、細菌の問題を解決するためのソリューションかもしれないと思ったはずです。

PLAのような脆いプラスチックは、お湯で洗うと変形したり割れたりすることがあります。

フィラメントのフードグレードの品質を知って購入しよう

印刷に適した素材のフィラメントを購入する際には、いくつかの注意点があります。 印刷用のフィラメントには、使用されている素材に関する安全データシートが添付されています。

このデータシートには、化学的性質に関するすべての情報が記載され、また、FDAの認可や食品グレードの認証を受けている場合には、その情報も記載されます。

ノズルに問題がある場合もある

FDM方式の3Dプリンターでは、ホットエンドやエクストルーダーで印刷材料を加熱して溶かします。 このノズルの材料として最も広く使われているのが真鍮です。

真鍮製のノズルには、微量の鉛が含まれている可能性が高く、加熱の段階でこの鉛が印刷物を汚染し、食品として安全でなくなる可能性があります。

この問題は、ステンレス製の押出機を使用することで回避できます。 この点については、真鍮とステンレス鋼、硬化鋼の比較記事を書いていますので、参考にしてください。

素材をより食品に適したものにするには？

Amazonには、3DプリントしたPLAやPVC、PETをコーティングして食品に使えるようにするためだけに作られた「Max Crystal Clear Epoxy Resin」という製品があります。 FDA準拠、耐衝撃、防水、低毒性、酸への耐性があると説明されています。

このエポキシ樹脂は、印刷した部品にクリアコートを与え、木材、スチール、アルミニウム、ソフトメタル、コンポジットなどの素材に優れた接着力を発揮し、本製品の有効性を示しています。

主に短時間の使用ですが、その内容は、硬化した被膜がバリアとなり、食品を芯材に吸収させないようにすることです。

MAX CLR A/B Epoxy Resinは、短時間の直接食品接触に適したFDA準拠のコーティングシステムです。 これは、樹脂系接着剤およびポリマーコーティングとして直接および間接的な食品接触をカバーするCFR Title 21 part 175.105 & 175.300 に準拠したものです。

本製品の粘度は、水飴や食用油に近いもので、所定の位置に流し込むか、常温で45分程度で作業・硬化する刷毛で塗るかを選択することができます。

3Dプリンターに関する他の記事を読みたい方は、8 Best 3D Printers Under $1000 - Budget & Qualityまたは25 Best 3D Printer Upgrades/Improvements You Can Get Doneをご覧ください。