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想一想,雕刻和设计自己的盒子和器皿来搬运食物。 虽然听起来很神奇,但这需要我们思考食品安全的材料,用3D打印机来做原型。
没有太多的3D打印材料是食品安全的,但其中之一是PETG。 它在3D打印界被广泛认为是食品安全的,可以用环氧树脂涂层来增加其效果。 PLA是食品安全的一次性塑料。 可以买到食品安全质量水平的长丝。
3D打印机使用塑料材料作为打印源。 所有属于食品安全类别的塑料都不能用于打印。
用于3D打印的聚合物应具备一些特性,如热塑性塑料、高强度、低柔韧性、合适的打印温度、最小的收缩率等。
满足这些特性并适合打印的聚合物包括常见的塑料,如PLA、ABS等。 但这并不排除这种选择。
食品安全意味着什么?
对于食品安全的东西,一般的看法是将其概括为符合所有要求的材料,这些要求是由预期用途决定的,并且不会产生任何食品安全的危险。
它可以被进一步阐述为遵守美国食品和药物管理局和欧盟制定的以下准则的材料。
盛放食物的材料不应该:
- 赋予任何颜色、气味或味道
- 在食物中添加任何有害物质,包括化学品、盐水或油。
应该如此:
- 在正常使用条件下,要耐用、耐腐蚀、吸收性好、安全。
- 给予了足够的重量和强度以经受反复洗涤
- 有一个光滑的表面,容易清洁,没有裂缝和缝隙
- 具有抗崩裂、抗点蚀、抗变形和抗分解的能力
我们剩下的选择是了解要设计的物体的用途,并相应地使用一种材料。 如果物体不在高温下使用,可以使用PET基塑料进行打印,因为大多数水瓶和饭盒都是由它制成的。
PLA可以用来制作短期接触食物的物品,如饼干和煎饼模具。 如果你想走极端,你可以使用陶瓷,几个世纪以来,陶瓷已经证明了它在厨房的地位。
在进一步了解所使用的材料之前,我们需要了解一下3D打印机的工作原理和其中涉及的所有过程,以便更好地掌握材料要求和为什么需要特定的材料。
是什么使一种材料适合于3D打印?
我们不能使用任何普通的塑料材料来进行3D打印。 大多数市售的桌面3D打印机使用一种称为 "熔融沉积成型"(FDM)的方法。 这些类型的打印机通过挤压要打印的热塑性材料并将其设置为所需的形状来打印。
挤出机通常是一个喷嘴,它加热并融化聚合物。 这个过程让我们知道使用什么材料。 这里的关键因素是温度,我们需要可以修改这种特性的材料。
材料的可操作温度应该在家用电器可以生产的范围内。 这给了我们一些选择的余地。
谈到用于3D打印的材料,有很多选择。 你可以根据自己的需要选择材料。
所用的材料可分为工程级材料(如PEEK)、常用的热塑性塑料(如PLA)、树脂基材料和复合材料,这些材料是由两种材料组合而成,以获得两者的最佳性能。
复合材料与其他材料不同,因为它主要用于与金属一起制作原型,它本身就是一个庞大的类别。
PLA食品是否安全?
PLA是市场上最畅销的3D打印材料之一。 当考虑使用桌面3D打印机时,它是FDM的默认选择。
它很便宜,需要低温打印。 它不需要加热床。 如果你想知道什么是加热床,它是打印头打印的平台。 在某些情况下,加热床能使打印对象在其表面有更大的附着力。
聚乳酸是从加工甘蔗和玉米中提炼出来的,因此它是生态友好和可生物降解的。 使用聚乳酸打印时,你需要的打印温度在190-220℃之间。
打印聚乳酸的温度让我们了解到它可以用于什么目的,在那里它是食品安全的。 这种材料只能用于低温处理。
在詹姆斯-麦迪逊大学(JMU)对聚乳酸进行的一项实验中,聚乳酸经受了各种温度和压力的考验,发现聚乳酸作为一种原料是食品安全的。
当PLA被置于打印机的热喷嘴中时,有可能在喷嘴打印时诱发有毒物质。 这种情况只适用于喷嘴是由任何有毒材料(如铅)制成的情况。
它可以用来制作饼干刀和其他与食品材料接触时间较短的食品相关物品。 关于PLA的一个有趣的事实是,它在印刷时有时会产生一种甜味,这取决于品牌。
我推荐的PLA是Overture PLA丝(1.75毫米)。 它不仅在亚马逊上有令人难以置信的高评价,而且无堵塞,有很好的尺寸精度,在3D打印领域被广泛认为是高质量的。
截至发稿时,它在亚马逊上的畅销书排名第一。
ABS食品是否安全?
它是一种强大的轻型热塑性塑料,可用于3D打印。
ABS塑料以其韧性和抗冲击性而闻名。 当涉及到工业用途时,它是一种成熟的材料。 ABS在玩具行业很受欢迎,它被用来制造乐高积木。
ABS的熔化形式在印刷时产生强烈的气味。 与其他印刷材料相比,ABS塑料以能承受更高的温度而闻名。
ABS塑料的挤出温度约为220-250°C(428-482°F),这使得它成为外部和高温应用的首选。
尽管它有较高的耐受温度,但不被认为是食品安全的。
原因是ABS塑料含有有毒物质,应避免与食品接触。 ABS中的化学物质会渗入它所接触的食品中。
PET食品是否安全?
这种材料通常被认为是ABS塑料的替代品,并具有食品安全的额外好处。 它在食品和水方面有广泛的工业应用。
PET是一种广泛用于制造水瓶和食品携带容器的聚合物。 与ABS不同,它在印刷时不产生任何气味。 它对印刷的温度要求较低,不需要加热床。
See_also: 9种修复3D打印件翘曲/卷曲的方法 - PLA, ABS, PETG & NylonPET的印刷形式很容易风化,它可能会失去其特性。 这可以通过将印刷材料存放在湿度较低的地方来避免。
PETG食品是否安全?
这是一种含有乙二醇的改良版PET。 PET的这种改良使其成为一种高度可印刷的材料。 它具有很高的温度承载能力。 PET-G的印刷温度约为200-250℃(392-482℉)。
PET-G既坚固又有弹性。 这种材料以其光滑的表面而闻名,可以快速磨损。 在印刷时,它不会产生任何气味。
它需要一个良好的床面温度来将物体固定在其表面。 PET-G以其透明度和耐气候性而闻名。 PETG被认为是食品安全的。 其耐气候的特性使其成为设计罐子和园艺设备的合适材料。
对于透明的PETG来说,有一个品牌和产品在生产中脱颖而出,那就是YOYI PETG长丝(1.75mm)。 它使用的原材料是从欧洲进口的,没有任何杂质,他们对整体质量有严格的指导。
它被美国食品和药物管理局正式批准为食品安全,因此,如果你想在你的武器库中找到一种食品安全的3D打印材料,这是一个不错的选择。
你不仅在打印时不会有气泡,它还具有超平滑技术,没有异味,而且精度高,可以一次又一次地获得稳定的打印效果。
一旦你购买了这种灯丝,你会很高兴地知道,他们的客户服务是一流的,并提供30天内免费退货,反正你几乎不需要!
陶瓷灯丝是食品安全的吗?
令许多人惊讶的是,陶瓷也可用于3D打印。 它自成一类,因为它需要打印机的设计,以处理湿粘土和其他矿物形式的材料。
打印机打印出来的产品本身并不是成品,应该放在窑里加热凝固。 最终产品与正常生产的陶瓷制品没有任何区别。
它将表现出普通陶瓷盘的所有特性。 因此,它可以作为食品安全材料长期使用,但它确实需要比你的3D打印机更多一点的东西!
选择正确的材料后需要考虑的事项
细菌在3D打印表面的生长
在使用3D打印物体处理食物时,需要考虑的主要问题之一是细菌的生长。 即使打印物看起来光滑而有光泽,在微观层面上,打印物会含有小的裂缝和缝隙,可以容纳食物颗粒。
这是由于该物体是分层建造的。 这种建造方式会在每层之间的表面产生小的缝隙。 这些含有食物颗粒的缝隙成为细菌生长的区域。
See_also: Blender对3D打印有好处吗?3D打印的物体不应接触像生肉和鸡蛋这样含有大量有害细菌的食品。
因此,如果你打算将3D打印的杯子或器皿以原始形式长期使用,那么它对食物的食用就会变得有害。
防止这种情况的方法之一是将其作为一次性临时使用的餐具。 如果你真的要长期使用它,那么最好的方法是使用食品安全密封剂来覆盖裂缝。
使用食品级树脂是一个不错的选择。 如果你使用的是用PLA制作的物体,建议使用聚氨酯,这是一种热固性塑料来覆盖物体。
用热水或洗碗机清洗可能会引起问题
在使用3D打印物体时需要考虑的另一件事是,不建议用热水清洗物体。 你应该想到这可能是解决细菌问题的一个办法。
但这根本行不通,因为随着时间的推移,物体将开始失去其特性。 因此,这些物体不能用于洗碗机。 像PLA这样的脆性塑料在热水中清洗时可能会变形和破裂。
在购买时要了解食品级长丝的质量
在购买合适的印刷材料的长丝时,有几件事需要考虑。 每种印刷用长丝都有一个关于其中使用的材料的安全数据表。
该数据表将包含有关化学特性的所有信息。 它还将提供有关该产品的FDA批准和食品级认证的信息,如果该公司已经进行了认证。
问题可能还是出在喷头上
FDM 3D打印机使用热端或挤出机来加热和融化打印材料。 制作这些喷嘴最广泛使用的材料是黄铜。
黄铜喷嘴很有可能含有少量的铅,在加热阶段,这些铅会污染印刷材料,使其不适合于食品安全。
这个问题可以通过使用不锈钢挤出机来避免。 我写了一篇文章,比较了黄铜与不锈钢与硬化钢,以便更好地理解这个问题。
如何使材料更符合食品安全?
亚马逊上有一种叫Max Crystal Clear Epoxy Resin的产品,专门用于涂抹3D打印的PLA、PVC和PET,使其具有食品安全。 它被描述为符合FDA标准,耐冲击,防水,低毒性,耐酸。
这种环氧树脂能给你的印刷品披上一层透明的外衣,对木材、钢铁、铝、软金属、复合材料等材料都有很好的附着力,可见这种产品的效果有多好。
它主要用于短暂的使用,但它的作用是提供一个固化的外套,作为一个屏障,防止食品吸收到核心材料。
MAX CLR A/B环氧树脂是一种符合FDA标准的涂层系统,适用于短暂使用的直接食品接触。 它符合CFR 21篇175.105 & 175.300,其中包括直接和间接接触食品的树脂粘合剂和聚合物涂层。
该产品的粘度类似于淡淡的糖浆或食用油。 你可以选择将其倒入地方或用刷子涂抹,在室温下需要45分钟左右的时间来工作和固化材料。
希望这能回答你最初的问题,并在此基础上给你一些有用的信息。 如果你想阅读更多关于3D打印的有用帖子,请查看8个1000美元以下的最佳3D打印机--预算& 质量或25个最佳3D打印机升级/改进,你可以完成。