Pomyśl o rzeźbieniu i projektowaniu własnych pudełek i przyborów do przenoszenia jedzenia. Jakkolwiek niesamowicie to brzmi, wymagałoby to od nas zastanowienia się nad bezpiecznymi dla żywności materiałami, które można by prototypować za pomocą drukarek 3D.

Nie ma zbyt wielu materiałów do druku 3D, które są bezpieczne dla żywności, ale jednym z nich jest PETG. Jest on powszechnie uważany za bezpieczny dla żywności w społeczności druku 3D i może być pokryty żywicą epoksydową, aby zwiększyć jego skuteczność. PLA jest bezpieczny dla żywności w przypadku tworzyw jednorazowego użytku. Filament można kupić na poziomie jakości bezpiecznej dla żywności.

Drukarki 3D wykorzystują materiały plastikowe jako źródło do drukowania. Wszystkie tworzywa sztuczne, które należą do kategorii bezpiecznych dla żywności, nie mogą być używane do drukowania.

Polimery stosowane w druku 3D powinny posiadać pewne właściwości, jak np. bycie termoplastem, wysoka wytrzymałość przy niskiej elastyczności, odpowiednia temperatura druku, minimalny skurcz itp.

Polimery, które spełniają te właściwości i nadają się do druku, to między innymi powszechnie znane tworzywa sztuczne, takie jak PLA, ABS itp. Wszystkie wymienione powyżej właściwości bardzo zawężają nasze spektrum możliwości znalezienia odpowiednich materiałów do druku bezpiecznych dla żywności, ale to nie wyklucza tej opcji.

Co oznacza bezpieczeństwo żywności?

Aby coś było bezpieczne dla żywności, uogólniony pogląd można by podsumować jako materiał, który spełnia wszystkie wymagania, które są określone przez przeznaczenie i nie stworzy żadnego zagrożenia dla bezpieczeństwa żywności.

Może być dalej rozwijany jako materiały, które przestrzegają następujących wytycznych opracowanych przez FDA i UE.

Materiał, w którym trzyma się jedzenie, nie powinien:

• Nadaje jakikolwiek kolor, zapach lub smak
• dodawać do żywności jakichkolwiek szkodliwych substancji, takich jak chemikalia, sól fizjologiczna czy olej

Powinien:

• Bądź trwały, odporny na korozję, dobry absorbent i bezpieczne w normalnych warunkach użytkowania
• Dał wystarczającą wagę i wytrzymałość, aby wytrzymać wielokrotne pranie
• Mają gładkie wykończenie, które jest łatwe do czyszczenia bez pęknięć i szczelin
• być odporne na odpryski, wżery, odkształcenia i rozkład

Pozostaje nam opcja, aby poznać przeznaczenie projektowanego obiektu i odpowiednio użyć materiału. Jeśli obiekt nie jest używany pod wpływem wysokiej temperatury, do druku można użyć tworzywa sztucznego na bazie PET, ponieważ większość butelek na wodę i pudełek na tiffin jest z niego wykonana.

PLA można wykorzystać do wykonania przedmiotów narażonych na krótkotrwałe kontakty z żywnością, takich jak formy do ciastek i naleśników. Jeśli chcesz pójść na całość, możesz użyć ceramiki, która przez wieki udowodniła swoje miejsce w kuchni.

Zanim dowiemy się więcej o stosowanym materiale, musimy wiedzieć co nieco o tym, jak działa drukarka 3D i wszystkich procesach w niej zachodzących, aby lepiej zrozumieć wymagania materiałowe i dlaczego konkretne materiały są wymagane.

Co sprawia, że dany materiał nadaje się do druku 3D?

Do druku 3D nie możemy użyć zwykłego plastiku. Większość dostępnych na rynku stacjonarnych drukarek 3D wykorzystuje metodę zwaną "modelowaniem przez osadzanie" (FDM). Drukarki tego typu drukują poprzez wytłaczanie termoplastycznego materiału, który ma być wydrukowany i ustawianie go w pożądanym kształcie.

Wytłaczarka to często dysza, która podgrzewa i topi polimer. Ten proces daje nam pomysł na to, jakiego materiału użyć. Kluczowym elementem jest tu temperatura i potrzebujemy materiałów, które można modyfikować tą właściwością.

Temperatura robocza dla materiału powinna być w zakresie, który można wytworzyć w urządzeniach domowych. Daje nam to kilka opcji do wyboru.

Jeśli chodzi o materiały używane do druku 3D, jest wiele opcji do wyboru. Możesz wybrać materiał w zależności od swoich potrzeb.

Stosowane materiały można podzielić na klasy inżynierskiej jak PEEK, powszechnie stosowane termoplasty jak PLA, materiały na bazie żywicy i kompozyty to materiały, które powstają przez połączenie dwóch materiałów w celu uzyskania najlepszych właściwości obu.

Kompozyty wyróżniają się na tle pozostałych materiałów, ponieważ są wykorzystywane głównie do prototypowania z metalami i jest to obszerna kategoria sama w sobie.

Czy żywność z PLA jest bezpieczna?

PLA jest jednym z najczęściej sprzedawanych materiałów do druku 3D dostępnych na rynku. Pojawia się jako domyślny wybór, gdy rozważamy desktopową drukarkę 3D, którą jest FDM.

Jest tania i wymaga niskiej temperatury do drukowania. Nie wymaga podgrzewanego łoża. Jeśli zastanawiasz się, co to jest podgrzewane łoże, to jest to platforma, na której drukuje głowica. W niektórych przypadkach podgrzewane łoże zapewnia większą przyczepność obiektu drukującego do jego powierzchni.

PLA pochodzi z przetwarzania trzciny cukrowej i kukurydzy, dzięki czemu jest przyjazny dla środowiska i ulega biodegradacji. Do drukowania z PLA wymagana jest temperatura drukowania mieszcząca się w przedziale 190-220°C. Inną kluczową cechą PLA jest fakt, że jest on również odnawialny.

Temperatura drukowania PLA daje nam do zrozumienia w jakim celu można go używać, gdzie jest bezpieczny dla żywności. Materiał ten powinien być używany tylko w niskich temperaturach.

W eksperymencie przeprowadzonym na PLA przez James Madison University (JMU), PLA poddano działaniu różnych temperatur i ciśnień i stwierdzono, że PLA jako surowiec jest bezpieczny dla żywności.

Kiedy PLA jest poddawany działaniu gorącej dyszy drukarki, istnieje szansa, że podczas drukowania przez dyszę zostanie do niego wprowadzony toksyczny materiał. Ten scenariusz ma zastosowanie tylko wtedy, gdy dysza jest wykonana z jakichkolwiek toksycznych materiałów, takich jak ołów.

Może być stosowany do produkcji wykrojników do ciastek i innych przedmiotów związanych z żywnością, które mają krótki czas kontaktu z materiałem spożywczym. Ciekawostką dotyczącą PLA jest to, że czasami wytwarza słodki zapach podczas drukowania, w zależności od marki.

PLA, który polecam to Overture PLA Filament (1,75mm). Nie tylko ma niesamowitą ilość wysokich recenzji na Amazonie, ale jest wolny od zapychaczy z dużą dokładnością wymiarową i jest powszechnie znany jako jakość premium w świecie druku 3D.

W chwili pisania tego tekstu jest to bestseller nr 1 na Amazonie.

Czy ABS jest bezpieczny dla żywności?

Jest to mocny, lekki termoplast, który można wykorzystać do druku 3D.

Tworzywo ABS znane jest ze swojej twardości i odporności na uderzenia. Jest to materiał o ugruntowanej pozycji, jeśli chodzi o zastosowania przemysłowe. ABS jest popularny w przemyśle zabawkarskim i jest używany do produkcji klocków LEGO.

ABS w postaci stopionej wydziela silny zapach podczas drukowania. Tworzywo ABS jest znane z tego, że wytrzymuje znacznie wyższe temperatury w porównaniu do pozostałych materiałów drukarskich.

Temperatura wytłaczania tworzywa ABS wynosi około 220-250°C (428-482°F), co czyni je preferowanym wyborem do zastosowań zewnętrznych i wysokotemperaturowych.

Nawet jeśli ma wyższą temperaturę wytrzymywania, nie jest uważany za bezpieczny dla żywności.

Powodem tego jest fakt, że plastik ABS zawiera toksyczne materiały, których należy unikać w kontakcie z żywnością. Chemikalia zawarte w ABS mogą przenikać do żywności, z którą się stykają.

Czy żywność z PET jest bezpieczna?

Materiał ten jest zwykle uważany za alternatywę dla plastiku ABS z dodatkową zaletą bycia bezpiecznym dla żywności. Ma szeroki zakres zastosowań przemysłowych z żywnością i wodą.

PET jest polimerem szeroko stosowanym w produkcji butelek na wodę i pojemników do przenoszenia żywności. W przeciwieństwie do ABS nie wydziela zapachu podczas drukowania, wymaga niższej temperatury do drukowania i nie wymaga podgrzewanego łoża.

Zadrukowana forma PET jest podatna na działanie czynników atmosferycznych i może stracić swoje właściwości. Można tego uniknąć przechowując zadrukowany materiał w miejscu o mniejszej wilgotności.

Czy PETG jest bezpieczny dla żywności?

Jest to zmodyfikowana wersja PET z dodatkiem glikolu. Ta modyfikacja PET sprawia, że jest to materiał o wysokiej drukowalności. Posiada wysoką zdolność przenoszenia temperatury. Temperatura drukowania PET-G wynosi około 200-250°C (392-482°F).

PET-G jest mocny i elastyczny jednocześnie. Materiał ten jest dobrze znany z gładkiej powierzchni, która może się szybko ścierać. Podczas drukowania nie wytwarza żadnego zapachu.

Wymaga dobrej temperatury łóżka, aby utrzymać obiekt na swojej powierzchni. PET-G jest znany ze swojej przejrzystości i odporności na warunki atmosferyczne. PETG jest uważany za bezpieczny dla żywności. Jego właściwość odporności na warunki atmosferyczne sprawia, że jest to odpowiedni materiał do projektowania słoików i sprzętu ogrodniczego.

W przypadku czystego PETG istnieje jedna marka i produkt, który wyróżnia się jako najlepszy gracz w produkcji. Tym filamentem jest YOYI PETG Filament (1,75mm). Wykorzystuje on surowce, które są importowane z Europy, bez zanieczyszczeń i mają ścisłe wytyczne dotyczące ogólnej jakości.

Jest oficjalnie zatwierdzony przez FDA jako bezpieczny dla żywności, więc jest to świetny wybór, jeśli chcesz mieć w swoim arsenale bezpieczny dla żywności materiał do druku 3D.

Nie tylko nie otrzymasz pęcherzyków powietrza podczas drukowania, ale ma ultra gładką technologię, brak zapachu i precyzyjną precyzję dla spójnych wydruków za każdym razem.

Po zakupie tego filamentu, będziesz zadowolony, że ich obsługa klienta jest na najwyższym poziomie i oferują darmowy zwrot w ciągu 30 dni, co i tak nie będzie potrzebne!

Czy Ceramic Filament jest bezpieczny dla żywności?

Zaskakująca dla wielu ceramika jest również wykorzystywana do druku 3D. Stoi ona w kategorii samej w sobie, gdyż wymaga drukarek przystosowanych do obsługi materiału w postaci mokrej gliny z innymi minerałami.

Wydrukowany produkt z drukarki jako taki nie ma gotowej formy.Należy go umieścić w piecu w celu podgrzania i zestalenia.Produkt końcowy nie różni się niczym od normalnie produkowanych przedmiotów ceramicznych.

Będzie on wykazywał wszystkie właściwości normalnego naczynia ceramicznego, stąd może być stosowany jako materiał bezpieczny dla żywności przez długi czas, ale wymaga to trochę więcej niż tylko Twojej drukarki 3D!

Rzeczy, które należy wziąć pod uwagę po wybraniu odpowiedniego materiału

Rozwój bakterii na powierzchni drukowanej w 3D

Jedną z głównych rzeczy do rozważenia podczas używania obiektów drukowanych w 3D do obsługi żywności jest rozwój bakterii. Nawet jeśli wydruk wygląda na gładki i błyszczący, na poziomie mikroskopowym będzie zawierał małe pęknięcia i szczeliny, w których mogą znajdować się cząstki jedzenia.

Wynika to z faktu, że obiekt jest budowany warstwowo. Taki sposób budowania może powodować powstawanie małych szczelin na powierzchni pomiędzy każdą warstwą. Te szczeliny zawierające cząstki żywności stają się obszarem dla rozwoju bakterii.

Wydrukowany w 3D obiekt nie powinien mieć kontaktu z artykułami spożywczymi, takimi jak surowe mięso czy jajko, które zawierają duże ilości szkodliwych bakterii.

Stąd, jeśli planujesz, że drukowane w 3D kubki lub naczynia będą używane przez dłuższy czas w swojej surowej formie, staje się ona szkodliwa dla konsumpcji żywności.

Jednym ze sposobów, aby temu zapobiec jest użycie go jako jednorazowe naczynia do użytku tymczasowego. Jeśli jesteś naprawdę w użyciu długoterminowym, to najlepszym sposobem jest użycie bezpiecznego dla żywności uszczelniacza, aby pokryć pęknięcia.

Dobrym rozwiązaniem jest użycie żywicy przeznaczonej do kontaktu z żywnością. Jeśli używasz obiektu wykonanego z PLA, wskazane jest użycie poliuretanu, który jest termoutwardzalnym tworzywem sztucznym do pokrycia obiektu.

Mycie w gorącej wodzie lub w zmywarce do naczyń może powodować problemy

Kolejną rzeczą, którą należy wziąć pod uwagę podczas korzystania z obiektów drukowanych w 3D jest to, że, nie zaleca się mycia obiektu w gorącej wodzie. Trzeba było pomyśleć, że może to być rozwiązanie problemu bakterii.

Ale to po prostu nie działa, ponieważ obiekt z czasem zacznie tracić swoje właściwości. Stąd też obiekty te nie mogą być używane w zmywarkach do naczyń. Kruche tworzywa sztuczne, takie jak PLA, mogą się odkształcać i pękać podczas mycia w gorącej wodzie.

Podczas zakupu należy znać jakość włókna do kontaktu z żywnością

Przy zakupie filamentu z odpowiedniego materiału do druku należy zwrócić uwagę na kilka rzeczy. Każdy filament do druku posiada kartę charakterystyki o zastosowanym w nim materiale.

Ta karta charakterystyki zawiera wszystkie informacje dotyczące właściwości chemicznych, a także informacje o zatwierdzeniu przez FDA i certyfikacji żywności na produkcie, jeśli firma ją przeszła.

Problem może nadal tkwić w dyszy

Drukarki 3D FDM wykorzystują gorącą końcówkę lub ekstruder do podgrzewania i topienia materiału do druku. Najczęściej stosowanym materiałem do wykonania tych dysz jest mosiądz.

Dysze mosiężne mają duże szanse na to, że zawierają niewielkie ilości ołowiu, który na etapie podgrzewania może zanieczyścić materiał drukarski, czyniąc go niezdatnym do spożycia.

Tego problemu można uniknąć stosując wyciskarkę ze stali nierdzewnej. Napisałem post porównujący Brass Vs Stainless Steel Vs Hardened Steel, aby lepiej to zrozumieć.

Jak mogę sprawić, by materiał był bardziej bezpieczny dla żywności?

Na Amazon jest produkt o nazwie Max Crystal Clear Epoxy Resin, który jest przeznaczony właśnie do pokrywania drukowanych w 3D PLA, PVC i PET, aby uczynić je bezpiecznymi dla żywności. Jest opisany jako zgodny z FDA, odporny na uderzenia, wodoodporny, o niskiej toksyczności i odporny na kwasy.

Ta żywica epoksydowa nadaje bezbarwną powłokę twojej drukowanej części i ma doskonałą przyczepność do materiałów takich jak drewno, stal, aluminium, miękkie metale, kompozyty i wiele innych, pokazując, jak skuteczny jest ten produkt.

Jest on przeznaczony głównie do krótkotrwałego użytku, ale zapewnia utwardzoną powłokę, która działa jako bariera zapobiegająca wchłanianiu środków spożywczych do materiału rdzeniowego.

Żywica epoksydowa MAX CLR A/B jest systemem powłokowym zgodnym z FDA, odpowiednim do krótkotrwałego, bezpośredniego kontaktu z żywnością. Jest ona zgodna z CFR Title 21 part 175.105 & 175.300, który obejmuje bezpośredni i pośredni kontakt z żywnością w przypadku klejów żywicznych i powłok polimerowych.

Lepkość tego produktu jest podobna do lekkiego syropu lub oleju kuchennego. Możesz wybrać albo wlać go na miejsce, albo nałożyć za pomocą pędzla, gdzie w temperaturze pokojowej potrzeba około 45 minut na pracę i utwardzenie materiału.

Jeśli chciałbyś przeczytać więcej przydatnych postów na temat druku 3D sprawdź 8 Najlepszych Drukarek 3D poniżej 1000$ - Budżet & Jakość lub 25 Najlepszych Ulepszeń Drukarki 3D, które możesz wykonać.