Подумайте про створення власних коробок та посуду для перенесення їжі. Як би дивно це не звучало, але для створення прототипів за допомогою 3D-принтерів нам доведеться подумати про безпечні для харчових продуктів матеріали.

Існує не так багато матеріалів для 3D-друку, безпечних для харчових продуктів, але одним з них є PETG. Він широко вважається безпечним для харчових продуктів у спільноті 3D-друку і може бути покритий епоксидною смолою для підвищення його ефективності. PLA є безпечним для харчових продуктів для одноразового використання. Нитка може бути придбана на рівнях якості, безпечних для харчових продуктів.

3D-принтери використовують пластикові матеріали як джерело для друку. Усі пластмаси, які належать до категорії безпечних для харчових продуктів, не можуть бути використані для друку.

Полімери, що використовуються для 3D-друку, повинні мати певні властивості, такі як термопластичність, висока міцність при низькій гнучкості, відповідна температура друку, мінімальна усадка тощо.

Полімери, які відповідають цим властивостям і стають придатними для друку, включають загальновідомі пластики, такі як PLA, ABS і т.д. Всі вищезгадані властивості роблять наш спектр пошуку придатних матеріалів для друку, безпечних для харчових продуктів, дуже вузьким. Але це не виключає можливості.

Що означає "безпечна їжа"?

Для того, щоб вважати щось безпечним для харчових продуктів, узагальнено можна сказати, що це матеріал, який відповідає всім вимогам, визначеним цільовим призначенням, і не створює жодної загрози для безпеки харчових продуктів.

Він може бути доопрацьований у вигляді матеріалів, які відповідають наступним рекомендаціям, розробленим FDA та ЄС.

Матеріал, який утримує їжу, не повинен:

• Надайте будь-якого кольору, запаху чи смаку
• Додавати в їжу будь-які шкідливі речовини, в тому числі хімікати, сольові розчини або олію

Має бути:

• Бути довговічним, стійким до корозії, добре поглинати вологу та безпечним за нормальних умов використання
• Надає достатню вагу та міцність, щоб витримувати багаторазове прання
• Мають гладку поверхню, яка легко чиститься, без тріщин і щілин
• Стійкість до відколів, вибоїн, деформації та розкладання

Нам залишається лише знати призначення об'єкта, який ми проектуємо, і відповідно до цього обирати матеріал. Якщо об'єкт не буде використовуватися при високих температурах, для друку можна використовувати пластик на основі ПЕТ, з якого виготовляють більшість пляшок для води та коробок з-під тіффінів.

PLA можна використовувати для виготовлення предметів, які піддаються короткочасному контакту з харчовими продуктами, таких як форми для печива та млинців. Якщо ви хочете піти на крайнощі, ви можете використовувати кераміку, яка протягом століть довела своє місце на кухні.

Перш ніж дізнатися більше про матеріал, що використовується, нам потрібно трохи дізнатися про те, як працює 3D-принтер і всі процеси, пов'язані з ним, щоб краще зрозуміти вимоги до матеріалів і те, чому потрібні саме ці матеріали.

Що робить матеріал придатним для 3D-друку?

Ми не можемо використовувати звичайний пластиковий матеріал для 3D-друку. Більшість доступних на ринку настільних 3D-принтерів використовують метод, який називається "моделювання плавленим осадженням" (FDM). Ці типи принтерів друкують шляхом екструзії термопластичного матеріалу, який потрібно надрукувати, і надання йому потрібної форми.

Екструдер часто являє собою сопло, яке нагріває і плавить полімер. Цей процес дає нам уявлення про те, який матеріал використовувати. Ключовим елементом тут є температура, і нам потрібні матеріали, які можна модифікувати за цією властивістю.

Робоча температура для матеріалу повинна бути в діапазоні, який можна отримати в побутових приладах. Це дає нам кілька варіантів на вибір.

Що стосується матеріалів, які використовуються для 3D-друку, то тут є безліч варіантів. Ви можете вибрати матеріал відповідно до своїх потреб.

Використовувані матеріали можна класифікувати на інженерні, такі як PEEK, широко використовувані термопласти, такі як PLA, матеріали на основі смол і композити - це матеріали, які створюються шляхом поєднання двох матеріалів для отримання найкращих властивостей обох.

Композити стоять окремо від решти матеріалів, оскільки вони в основному використовуються для створення прототипів з металів і є великою категорією в своєму роді.

Чи безпечна їжа НВАК?

PLA - один з найбільш продаваних матеріалів для 3D-друку на ринку. Він є вибором за замовчуванням при виборі настільного 3D-принтера для FDM-друку.

Він дешевий і вимагає низької температури для друку. Він не потребує підігріву. Якщо вам цікаво, що таке підігрів, то це платформа, на якій друкує друкуюча головка. У деяких випадках підігрів забезпечує кращу адгезію об'єкта друку до його поверхні.

PLA отримують шляхом переробки цукрової тростини та кукурудзи, що робить його екологічно чистим і біологічно розкладним. Для друку на PLA потрібна температура друку в межах 190-220°C. Ще однією ключовою особливістю PLA є те, що він також є відновлюваним.

Температура для друку PLA дає нам розуміння того, для яких цілей його можна використовувати, де він безпечний для харчових продуктів. Цей матеріал слід використовувати тільки при низьких температурах.

В експерименті, проведеному на PLA в Університеті Джеймса Медісона (JMU), PLA піддавали різним температурам і тиску, і було встановлено, що PLA як сировина є безпечним для харчових продуктів.

Коли PLA потрапляє під гаряче сопло принтера, існує ймовірність потрапляння в нього токсичних матеріалів під час друку соплом. Цей сценарій може бути застосований лише в тому випадку, якщо сопло виготовлене з токсичних матеріалів, таких як свинець.

Його можна використовувати для виготовлення форм для печива та інших предметів, пов'язаних з харчовими продуктами, які мають короткий період контакту з харчовим матеріалом. Цікавим фактом про PLA є те, що він іноді виробляє солодкий аромат під час друку, залежно від бренду.

Я рекомендую PLA нитку Overture PLA Filament (1,75 мм). Вона не тільки має неймовірну кількість позитивних відгуків на Amazon, але й не засмічується, має високу точність розмірів і широко відома як преміум-якість у світі 3D-друку.

На момент публікації це бестселер №1 на Amazon.

Чи безпечна їжа з АБС?

Це міцний легкий термопластик, який можна використовувати для 3D-друку.

АБС-пластик відомий своєю міцністю та ударостійкістю. Це визнаний матеріал, коли йдеться про промислове використання. АБС популярний в іграшковій індустрії, з нього виготовляють конструктори LEGO.

АБС у розплавленому вигляді видає сильний запах під час друку. АБС-пластик відомий тим, що витримує значно вищі температури порівняно з іншими матеріалами для друку.

Температура екструзії АБС-пластика становить близько 220-250°C (428-482°F), що робить його кращим вибором для зовнішнього та високотемпературного застосування.

Незважаючи на те, що він має вищу температуру витримки, він не вважається безпечним для харчових продуктів.

Причиною цього є те, що АБС-пластик містить токсичні матеріали, яких слід уникати при контакті з харчовими продуктами. Хімічні речовини, що містяться в АБС-пластику, можуть просочуватися в їжу, з якою він контактує.

Чи безпечна їжа з ПЕТ?

Цей матеріал зазвичай розглядається як альтернатива АБС-пластику з додатковою перевагою - він безпечний для харчових продуктів. Він має широкий спектр промислового застосування в харчовій та водній галузях.

ПЕТ - це полімер, який широко використовується у виробництві пляшок для води та контейнерів для харчових продуктів. На відміну від АБС, він не виділяє запаху під час друку, потребує нижчої температури для друку і не потребує нагрівального шару.

Друкована форма ПЕТ схильна до атмосферних впливів і може втратити свої властивості. Цього можна уникнути, зберігаючи надрукований матеріал у місці з меншою вологістю.

Чи безпечна їжа PETG?

Це модифікована версія ПЕТ з гліколем, що робить його матеріалом, який добре піддається друку. Він має високу термостійкість. Температура друку на ПЕТ-G становить близько 200-250°C (392-482°F).

PET-G міцний і гнучкий одночасно. Цей матеріал відомий своєю гладкою поверхнею, яка швидко стирається. Під час друку він не виділяє жодного запаху.

Він вимагає хорошої температури основи, щоб утримувати об'єкт на своїй поверхні. PET-G відомий своєю прозорістю і стійкістю до атмосферних впливів. PETG вважається безпечним для харчових продуктів. Стійкість до атмосферних впливів робить його придатним матеріалом для виготовлення банок і садового інвентарю.

Для прозорого PETG є один бренд і продукт, який виділяється як провідний гравець у виробництві. Це нитка YOYI PETG Filament (1,75 мм). Вона використовує сировину, яка імпортується з Європи, без домішок, і має суворі вимоги до загальної якості.

Він офіційно схвалений FDA як безпечний для харчових продуктів, тому це чудовий вибір, якщо ви хочете мати у своєму арсеналі безпечний для харчових продуктів матеріал для 3D-друку.

Ви не тільки не отримаєте бульбашок під час друку, але й не відчуєте запаху, а також зможете отримувати однакові відбитки раз за разом.

Придбавши цю нитку, ви будете раді дізнатися, що їхня служба підтримки клієнтів працює на найвищому рівні і пропонує безкоштовне повернення протягом 30 днів, яке навряд чи вам знадобиться!

Чи безпечна їжа з керамічних ниток?

На подив багатьох, кераміка також використовується для 3D-друку. Вона стоїть в окремій категорії, оскільки вимагає принтерів, призначених для роботи з матеріалом у вигляді мокрої глини з іншими мінералами.

Надрукований на принтері виріб як такий не має готового вигляду. Його потрібно покласти в піч, щоб нагріти і застигнути. Кінцевий продукт не має жодних відмінностей від звичайних керамічних виробів, що виробляються.

Він матиме всі властивості звичайного керамічного посуду. Отже, його можна використовувати як безпечний для харчових продуктів матеріал протягом тривалого часу, але для цього знадобиться трохи більше, ніж просто ваш 3D-принтер!

Що потрібно врахувати після вибору правильного матеріалу

Ріст бактерій на 3D-друкованій поверхні

Одна з головних речей, яку слід враховувати при використанні 3D-друкованих об'єктів для обробки харчових продуктів, - це ріст бактерій. Навіть якщо друк виглядає гладким і блискучим, на мікроскопічному рівні він буде містити невеликі тріщини і щілини, в яких можуть утримуватися частинки харчових продуктів.

Це пов'язано з тим, що об'єкт будується пошарово. Такий спосіб будівництва може створювати невеликі проміжки на поверхні між кожним шаром. Ці проміжки, що містять частинки їжі, стають зоною для розмноження бактерій.

Надрукований 3D-об'єкт не повинен контактувати з харчовими продуктами, такими як сире м'ясо та яйця, які містять велику кількість шкідливих бактерій.

Отже, якщо ви плануєте використовувати надруковані на 3D-принтері чашки або посуд протягом тривалого часу в сирому вигляді, вони стають шкідливими для вживання в їжу.

Один із способів запобігти цьому - використовувати його як одноразовий посуд тимчасового користування. Якщо ж ви дійсно хочете використовувати його довгостроково, то найкращий спосіб - заклеїти тріщини безпечним для харчових продуктів герметиком.

Використання харчової смоли є хорошим варіантом. Якщо ви використовуєте об'єкт, виготовлений з PLA, бажано використовувати поліуретан, який є термореактивним пластиком, щоб покрити об'єкт.

Миття в гарячій воді або посудомийній машині може спричинити проблеми

Ще одна річ, яку слід враховувати при використанні 3D-друкованих об'єктів, - це те, що не рекомендується мити об'єкт у гарячій воді. Варто було б подумати, що це може бути рішенням проблеми з бактеріями.

Але це просто не працює, оскільки з часом предмет почне втрачати свої властивості. Отже, ці предмети не можна використовувати в посудомийних машинах. Крихкі пластики, такі як PLA, можуть деформуватися і тріскатися під час миття в гарячій воді.

Знайте про харчову якість ниток при покупці

Купуючи нитку з відповідного матеріалу для друку, слід взяти до уваги кілька моментів. Кожна нитка для друку постачається з паспортом безпеки про матеріал, з якого вона виготовлена.

Цей паспорт містить всю інформацію про хімічні властивості, а також інформацію про схвалення FDA та сертифікацію харчових продуктів, якщо компанія пройшла її.

Проблема все ще може полягати в насадці

FDM 3D-принтери використовують гарячий кінець або екструдер для нагрівання і розплавлення друкованого матеріалу. Найпоширенішим матеріалом для виготовлення цих сопел є латунь.

Латунні сопла з високою ймовірністю можуть містити невеликі сліди свинцю. На етапі нагрівання цей свинець може забруднювати друкований матеріал, роблячи його непридатним для використання в харчових продуктах.

Цієї проблеми можна уникнути, використовуючи екструдер з нержавіючої сталі. Для кращого розуміння цього питання я написав статтю, в якій порівнював латунь, нержавіючу сталь і загартовану сталь.

Як зробити матеріал більш безпечним для харчових продуктів?

На Amazon є продукт під назвою Max Crystal Clear Epoxy Resin, який призначений саме для покриття 3D-друкованого ПЛА, ПВХ і ПЕТ, щоб зробити його безпечним для харчових продуктів. Він описується як такий, що відповідає вимогам FDA, ударостійкий, водонепроникний, низькотоксичний і стійкий до дії кислот.

Ця епоксидна смола забезпечує прозоре покриття друкованої деталі і має чудову адгезію до таких матеріалів, як дерево, сталь, алюміній, м'які метали, композити та багато іншого, що свідчить про ефективність цього продукту.

Він призначений для короткочасного використання, але він забезпечує затверділе покриття, яке діє як бар'єр, що запобігає всмоктуванню харчових продуктів в основний матеріал.

Епоксидна смола MAX CLR A/B - це система покриттів, сумісна з FDA, придатна для короткочасного прямого контакту з харчовими продуктами. Вона відповідає вимогам CFR, розділ 21, частина 175.105 і 175.300, які охоплюють прямий і непрямий контакт з харчовими продуктами у вигляді смолистих клеїв і полімерних покриттів.

За в'язкістю цей продукт схожий на легкий сироп або кулінарну олію. Ви можете залити його на місце або нанести пензлем, де потрібно близько 45 хвилин для роботи і затвердіння матеріалу при кімнатній температурі.

Сподіваємося, це відповіло на ваше первинне запитання і дало вам корисну інформацію. Якщо ви хочете прочитати більше корисних статей про 3D-друк, перегляньте 8 найкращих 3D-принтерів вартістю до 1000 доларів - бюджет і якість або 25 найкращих способів модернізації/покращення 3D-принтерів, які ви можете зробити самостійно.