Czy naczynia drukowane w 3D są przeznaczone do kontaktu z żywnością? Oto jak sprawić, by były bezpieczne w żywności

Tanie drukarki 3D, takie jak Creality Ender-3, sprawiły, że produkcja addytywna stała się dostępna dla zwykłych ludzi. Ale jedzenie jest jedyną rzeczą, którą ludzie lubią bardziej niż robienie na zamówienie plastikowych przedmiotów w zaciszu własnego domu.

To naturalne, że te dwa dążenia przecinają się w formie przyborów drukowanych w 3D. Niestety te dwa idą w parze, podobnie jak ocet i wybielacz. Innymi słowy, drukowane w 3D pojemniki na żywność są wystarczająco toksyczne, aby powoli cię zabijać.

Czytaj dalej, aby dowiedzieć się, dlaczego tak się dzieje i co możesz zrobić, aby obejść problem.

Dlaczego druk 3D nie jest bezpieczny dla żywności

Ogólnie rzecz biorąc, tworzywa sztuczne mają już złą reputację z powodu długotrwałego negatywnego wpływu na zdrowie i samopoczucie. Istnieją ryzy ostrzeżeń napisanych na BPA, ftalanach i innych zaburzających gospodarkę hormonalną związanych z plastikiem.

Ale pomińmy horrory kurczące się genitaliów tworzyw sztucznych w ogóle i ograniczyć zakres tego przedsięwzięcia do bardziej palących aspektów toksykologicznych tworzyw sztucznych drukowanych w 3D.

Oto sposoby, w jakie sam proces drukowania 3D sprawia, że ​​tworzywa sztuczne są niezdrowe niż są skądinąd oskarżany, zaczynając od specyficznego sposobu, w jaki drukarki 3D FDM mają tendencję do wytwarzania plastiku przedmioty.

Związane z: Przewodnik dla początkujących po drukarkach 3D Voron dla majsterkowiczów: jakość produkcji dla mas

Porowatość i kolonie bakteryjne

Tradycyjne formowane wtryskowo tworzywa sztuczne są absolutnie hermetyczne, ponieważ przedmiot powstaje poprzez wtłoczenie materiału do formy pod bardzo wysokim ciśnieniem. Wykończenie powierzchni takich plastikowych przedmiotów jest gładkie i pozbawione jakichkolwiek porów czy szczelin.

Z drugiej strony drukowane obiekty 3D są wytwarzane przez układanie setek, a czasem nawet tysięcy warstw tworzywa sztucznego, z wewnętrzną geometrią samych części wydrążonych w liczne powietrze kieszenie.

Wysoce porowata natura części drukowanych w 3D sprawia, że ​​są one silnymi pożywkami dla śmiercionośnych bakterii, takich jak salmonella i E.coli. Wiadomo, że patogeny te powodują przewlekłe choroby i są niezwykle odporne na większość środków bakteriobójczych.

Dlatego naczynia bezpieczne dla żywności muszą mieć gładkie, nieporowate i łatwe do czyszczenia powierzchnie, których z natury brakuje w naczyniach drukowanych w 3D.

Bezpieczeństwo żywności i migracja cząstek

Pojęcie migracji cząstek jest ważnym czynnikiem bezpieczeństwa żywności. Kilkaset nanometrów cząstek może być wymienianych pomiędzy ciałami stałymi oddziałującymi ze sobą oraz z cieczami na poziomie mikroskopowym.

Jest to główny mechanizm, za pomocą którego substancje toksyczne są przenoszone i wypłukiwane na tworzywa sztuczne drukowane w 3D, a następnie do żywności spożywanej przez takie naczynia.

Czynniki takie jak czas ekspozycji (długotrwałe przechowywanie), tarcie (skrobanie łyżek), temperatura (gotowanie) naczynia) i reaktywność użytych materiałów (żywność kwaśna/zasadowa) dyktują wielkość cząstek migracja. Dlatego niektóre reaktywne pokarmy muszą być przechowywane w szklanych słoikach, ale nadal są w porządku, gdy są spożywane z metalowych naczyń.

Związane z: Dlaczego entuzjaści druku 3D powinni zwrócić uwagę na nowy Hot End E3D Revo

Dostępne dysze mosiężne są toksyczne

W biznesowej części drukarki 3D sprawy stają się bardzo gorące. Twoje modele 3D są renderowane na fizyczne części przez stopione włókno wypychane z komponentów hot end. Spośród nich żarnik jest w bliskim kontakcie z przegrodą cieplną i dyszą.

Ten pierwszy jest zwykle wykonany ze stali nierdzewnej, więc ryzyko wypłukiwania toksycznych substancji do włókna jest minimalne. Jednak dysza wsadowa jest zwykle wykonana z mosiądzu, o którym wiadomo, że wypłukuje śladowe ilości ołowiu do filamentu.

Z punktu widzenia zdrowia i bezpieczeństwa jest to zdecydowanie niemożliwe.

A co z resztą drukarki 3D?

Mosiężne koła zębate wytłaczarki znajdujące się w większości popularnych drukarek 3D działają poprzez wywieranie ogromnego nacisku i tarcia na włókno. Oprócz mosiężnej dyszy mogą one również wypłukiwać ołów do drukowanych w 3D tworzyw sztucznych.

Większość drukarek 3D zawiera również rurki wyłożone PTFE między ekstruderem a komponentami gorącego końca. Chociaż materiał ten jest bezpieczny dla żywności, te używane w drukarkach 3D zawierają dodatki do smarowania, które mogą być toksyczne.

Inne komponenty, takie jak powierzchnia robocza, rolki filamentu i smary używane w drukarce 3D, to dodatkowe drogi przenoszenia szkodliwych substancji do drukowanych części. Sprawienie, by twoja drukarka 3D była naprawdę spożywcza, jest niewątpliwie herkulesowym przedsięwzięciem.

Związane z: Modele 3D dla każdej postaci z gry Squid

Większość filamentów nie jest bezpieczna dla żywności

Chociaż PLA jest reklamowany jako biodegradowalny filament syntetyzowany z cukrów występujących w kukurydzy lub trzcinie cukrowej, różne marki wprowadzić różne dodatki w celu poprawy drukowności, trwałości i innych właściwości fizycznych drukowanych części. Te dodatki same w sobie mogą być toksyczne, co sprawia, że ​​drukowane części stają się niebezpieczne w kontakcie z żywnością.

Amerykańska Agencja ds. Żywności i Leków (US FDA) wydaje certyfikaty bezpieczeństwa żywności dla renomowanych włókien. I to jest świetny punkt wyjścia, aby dowiedzieć się, jakie filamenty można wykorzystać do drukowania przyborów.

Zaleca się jednak sprawdzenie aprobaty dla każdego włókna. Pomimo obaw związanych z drukowanymi częściami ABS, które ługują styren do żywności, wiele komercyjnych ABS filamenty otrzymują nod FDA, podczas gdy niektóre filamenty PLA nie ze względu na specyficzny pigment koloru używany.

Tylko dlatego, że konkretna marka ABS jest certyfikowana jako bezpieczna dla żywności, nie można zakładać, że uprzejmość obejmuje filament ABS innej marki. Różne iteracje kolorów i mieszanki dodatków również odgrywają ważną rolę w certyfikacji FDA, więc upewnij się, że sprawdziłeś drobny druk.

Jak drukować w 3D naczynia bezpieczne dla żywności

Teraz, gdy doskonale zdajemy sobie sprawę z niebezpieczeństw związanych z używaniem przyborów drukowanych w 3D do jedzenia, nie powinniśmy wychodzić bez kilku wskazówek, jak drukować w 3D części spożywcze.

Na początek, zapewnienie oddzielnej drukarki 3D do wydruków spożywczych jest najbardziej niezawodnym sposobem zapewnienia zgodności z FDA. Jest to niewygodny wymóg, ponieważ substancje toksyczne mogą utrzymywać się przez kilka cykli drukowania.

Oto kilka wskazówek i wskazówek, jak poprawić bezpieczeństwo żywności w Twoich wydrukach 3D.

Związane z: Projektowanie i drukowanie 3D własnych miniatur stołowych za pomocą drukarki FDM

Wymień części mosiężne na stal nierdzewną

Wiedząc, w jaki sposób mosiężne dysze i przekładnie wytłaczarki mogą potencjalnie wprowadzać ołów do wydruków 3D, zastąpienie ich alternatywami ze stali nierdzewnej jest najłatwiejszym sposobem na zapewnienie bezpieczeństwa żywności. Tylko upewnij się, że używasz części ze stali nierdzewnej, które są bezpieczne dla żywności, ponieważ warianty ze stali narzędziowej nie są takie same. Ponadto trzymaj się z dala od dysz ze stali nierdzewnej z dodatkowymi powłokami nieprzywierającymi.

Wygładzanie parą w celu utrwalenia porowatości

Linie warstw są istotnym czynnikiem wpływającym na porowatość wydruków FDM 3D i tworzą warunki sprzyjające rozwojowi bakterii. Na szczęście niektóre włókna, takie jak ABS, ASA, PETG i HIPS można wygładzić chemicznie.

Polega to na częściowym stopieniu linii warstw w procesie wygładzania parą, gdzie rozpuszczalniki, takie jak aceton i octan etylu, mogą reagować z powierzchnią wydrukowanej w 3D Części. W rezultacie otrzymuje się części o gładkich, uszczelnionych powierzchniach, które są łatwe do czyszczenia i nie mają powierzchni wymaganej do przechowywania kolonii bakteryjnych.

W przypadku filamentów, których nie można wygładzić chemicznie, możesz zmniejszyć wysokość warstwy, aby druk 3D był jak najbardziej gładki. Dalsze szlifowanie powierzchni powinno sprawić, że będą gładsze. Tylko upewnij się, że sprzęt do szlifowania nie wprowadza toksycznych substancji.

Trzymaj się filamentów bezpiecznych dla żywności

Chociaż PLA jest ogólnie bezpieczny dla żywności (o ile producent nie zastosował toksycznych dodatków lub kolorowych pigmentów), części drukowane w 3D nie nadają się do długotrwałego obchodzenia się z żywnością. Materiał ma jedną z najniższych temperatur ugięcia pod wpływem ciepła (HDT). Oznacza to, że nie przetrwa gorących napojów ani podgrzewanych cykli zmywarki.

Chemicznie obojętny charakter filamentu PETG sprawia, że ​​idealnie nadaje się do obsługi żywności, ale podobnie jak PLA, brakuje mu również HDT wymaganego do przetrwania gorącej żywności i zmywarki. Jednak PETG można wygładzić chemicznie. Jednak filamenty ABS dają odporne na ciepło części drukowane 3D, które można również wygładzać parą.

Egzotyczne filamenty, takie jak PEI (marka Ultem), zostały zatwierdzone przez amerykańską FDA, ale nie można ich drukować na niekomercyjnych drukarkach 3D. Tymczasem włókna nylonowe i polipropylenowe są również zgodne z wymogami bezpieczeństwa żywności FDA.

Nadal dobrym pomysłem jest sprawdzenie opakowania filamentu pod kątem zatwierdzenia przez FDA.

Związane z: Ustawienia drukarki 3D FDM i ich działanie

Używaj bezpiecznych dla żywności powłok zanurzeniowych

Dostosowanie drukarki do zupełnie nowego materiału nie jest łatwe. W większości przypadków drukarki FDM klasy podstawowej nie są nawet w stanie drukować materiałów takich jak ABS po wyjęciu z pudełka. To sprawia, że ​​powłoki zanurzeniowe i uszczelniacze są realną alternatywą.

Są one dostępne w różnych opcjach przeznaczonych do kontaktu z żywnością, takich jak żywice poliuretanowe, epoksydy i powłoki PTFE. Możliwości są praktycznie nieskończone, więc upewnij się, że dołożysz należytej staranności w zakresie aprobat FDA i kompatybilności z różnymi włóknami.

Opłaca się również wcześniej sprawdzić odporność tych rozwiązań na temperaturę i ścieranie. Nie chcesz używać powłoki niskotemperaturowej na kubek do kawy.

Drukowanie 3D bezpieczne dla żywności? Jest wiele do rozważenia

Koncepcja bezpiecznego dla żywności druku 3D jest obecnie niezbadanym obszarem. Chociaż FDA prowadzi należytą staranność i wydaje aprobaty dla renomowanych filamentów, nadal nie może kontrolować nieznanych zmiennych temperatury drukowania i nieprzewidywalnych przypadków użycia.

To, co jest certyfikowane jako bezpieczne dla żywności, może nie być takie samo po dłuższym użytkowaniu. Co więcej, mądrzej jest zmniejszyć temperaturę żywności, czas kontaktu i ogólnie unikać łączenia przyborów drukowanych 3D z żywnością reaktywną.

Mądrzej jest zachować ostrożność.

Jak zaktualizować drukarkę 3D Ender-3 i rozwiązać problemy związane z bezpieczeństwem?

Twój Ender-3 może próbować... zabić cię? Dowiedz się, jak uczynić go bezpieczniejszym i bardziej niezawodnym dzięki tym sprytnym ulepszeniom.

Czytaj dalej

O autorze