Sú 3D tlačené nádoby vhodné na potraviny? Tu je návod, ako ich urobiť bezpečnými pre potraviny

Nízkonákladové 3D tlačiarne, ako napríklad Creality Ender-3, sprístupnili aditívnu výrobu bežnému ľudu. Jedlo je však to, čo ľudí baví viac ako výroba plastových predmetov na mieru z pohodlia domova.

Je prirodzené, že sa tieto dve činnosti pretnú vo forme 3D tlačeného riadu. Bohužiaľ, tieto dve sa k sebe hodia rovnako ako ocot a bielidlo. Inými slovami, 3D tlačené nádoby na potraviny sú dostatočne toxické, aby vás pomaly zabíjali.

Čítajte ďalej a zistite, prečo je to tak a čo môžete urobiť, aby ste problém obišli.

Prečo 3D tlač nie je bezpečná pre potraviny

Plasty už vo všeobecnosti majú zlú povesť, pretože spôsobujú dlhodobé nepriaznivé účinky na zdravie a pohodu. Na BPA, ftalátoch a iných endokrinných disruptoroch spojených s plastmi je napísaných množstvo varovaní.

Ale poďme preč genitálne zmenšujúce sa hrôzy plastov vo všeobecnosti a obmedziť rozsah tohto úsilia na naliehavejšie toxikologické aspekty 3D tlačených plastov.

Tu sú spôsoby, ktorými samotný proces 3D tlače robí plasty nezdravšími, než sú inak obvinený z toho, že počnúc zvláštnym spôsobom, akým FDM 3D tlačiarne zvyknú vyrábať plasty predmety.

Súvisiace: Príručka pre začiatočníkov k 3D tlačiarňam Voron pre domácich majstrov: Kvalita výroby pre masy

Pórovitosť a bakteriálne kolónie

Tradičné vstrekované plasty sú absolútne vzduchotesné, pretože predmet vzniká vytlačením materiálu do formy pod extrémne vysokým tlakom. Povrchová úprava takýchto plastových predmetov je hladká a bez akýchkoľvek pórov alebo štrbín.

Na druhej strane, 3D tlačené objekty sa vyrábajú stohovaním stoviek a niekedy dokonca tisícov plastových vrstiev, pričom vnútorná geometria samotných častí je vyhĺbená do množstva vzduchu vrecká.

Vysoko porézna povaha 3D tlačených dielov z nich robí silné živné pôdy pre smrteľné baktérie, ako je salmonela a E. coli. Je známe, že tieto patogény spôsobujú chronické ochorenia a sú neuveriteľne odolné voči väčšine germicídnych činidiel.

Preto sa vyžaduje, aby náčinie bezpečné pre potraviny malo hladký, neporézny a ľahko čistiteľný povrch, čo v 3D tlačenom riade prirodzene chýba.

Bezpečnosť potravín a migrácia častíc

Koncept migrácie častíc je dôležitým faktorom bezpečnosti potravín. Niekoľko stoviek nanometrov častíc sa môže vymeniť medzi pevnými látkami, ktoré interagujú navzájom a s kvapalinami na mikroskopickej úrovni.

Toto je primárny mechanizmus, ktorým sa toxické látky prenášajú a vylúhujú na 3D tlačené plasty a následne do potravín konzumovaných prostredníctvom takéhoto náčinia.

Faktory ako trvanie expozície (dlhodobé skladovanie), trenie (škrabky), teplota (varenie) riad) a reaktivita použitých materiálov (kyslé/zásadité potraviny) určujú veľkosť častíc migrácia. To je dôvod, prečo niektoré reaktívne potraviny musia byť skladované v sklenených nádobách, ale sú stále v poriadku, keď sa konzumujú mimo kovového náčinia.

Súvisiace: Prečo by si nadšenci 3D tlače mali všímať nový hot End E3D Revo

Skladové mosadzné trysky sú toxické

Na obchodnom konci 3D tlačiarne sa veci poriadne rozpália. Vaše 3D modely sa vykreslia na fyzické časti roztaveným vláknom vytlačeným z komponentov horúceho konca. Z nich je vlákno v tesnom kontakte s tepelným zlomom a tryskou.

Prvý z nich je zvyčajne vyrobený z nehrdzavejúcej ocele, takže riziko vylúhovania toxických látok do vlákna je minimálne. Zásobníková dýza je však zvyčajne vyrobená z mosadze, o ktorej je známe, že vylúhuje stopové množstvá olova do vlákna.

Z hľadiska zdravia a bezpečnosti je to určite zakázané.

A čo zvyšok 3D tlačiarne?

Ozubené kolesá mosadzného extrudéra, ktoré sa nachádzajú vo väčšine bežných 3D tlačiarní, fungujú tak, že na vlákno vyvíjajú obrovské množstvo tlaku a trenia. Okrem mosadznej trysky tieto dokážu vylúhovať aj olovo do 3D tlačených plastov.

Väčšina 3D tlačiarní zahŕňa aj rúrky potiahnuté PTFE medzi extrudérom a komponentmi horúceho konca. Aj keď je tento materiál bezpečný pre potraviny, materiály používané v 3D tlačiarňach obsahujú prísady na mazanie, ktoré môžu byť toxické.

Ďalšie komponenty, ako je stavebný povrch, valce s vláknami a mazivá používané v 3D tlačiarni, predstavujú ďalšie možnosti prenosu škodlivých látok do tlačených dielov. Urobiť vašu 3D tlačiareň skutočne potravinárskej je nepochybne herkulovské úsilie.

Súvisiace: 3D modely pre každú hernú postavu Squid

Väčšina vlákien nie je bezpečná pre potraviny

Hoci sa PLA ponúka ako biologicky odbúrateľné vlákno syntetizované z cukrov nachádzajúcich sa v kukurici alebo cukrovej trstine, rôzne značky zavádzajú rôzne prísady na zlepšenie potlačiteľnosti, trvanlivosti a iných fyzikálnych vlastností tlačených dielov. Tieto prísady môžu byť samy osebe toxické, a preto sú vytlačené časti nebezpečné pre manipuláciu s potravinami.

Americký úrad pre potraviny a liečivá (US FDA) vydáva schválenia bezpečnosti potravín pre známe vlákna. A to je skvelý východiskový bod na zistenie, ktoré filamenty možno použiť na tlačové náčinie.

Odporúča sa však skontrolovať schválenie pre každé vlákno. Napriek obavám súvisiacim s tlačenými časťami ABS vyplavujúcimi styrén do potravín, veľa komerčného ABS vlákna sú označené FDA, zatiaľ čo niektoré vlákna PLA nie vďaka špecifickému farebnému pigmentu použité.

Len preto, že určitá značka ABS je certifikovaná ako bezpečná pre potraviny, nemôžete predpokladať, že zdvorilosť sa vzťahuje aj na ABS vlákno inej značky. Rôzne farebné iterácie a zmesi aditív tiež zohrávajú hlavnú úlohu pri certifikácii FDA, takže nezabudnite skontrolovať drobné písmo.

Ako 3D tlačiť náčinie bezpečné pre potraviny

Teraz, keď sme si dôverne vedomí nebezpečenstva používania 3D tlačeného náčinia na jedlo, boli by sme ľahostajní, keby sme odišli bez toho, aby sme vám poskytli niekoľko tipov, ako 3D tlačiť diely vhodné na potraviny.

Na začiatok je poskytnutie samostatnej 3D tlačiarne pre výtlačky potravinárskej kvality tým najspoľahlivejším spôsobom, ako zabezpečiť súlad s FDA. To je nepohodlná požiadavka, pretože toxické látky môžu pretrvávať počas niekoľkých tlačových cyklov.

Tu je niekoľko tipov a trikov na zlepšenie potravinovej bezpečnosti vašich 3D výtlačkov.

Súvisiace: Navrhovanie a 3D tlač vašich vlastných stolových miniatúr pomocou FDM tlačiarne

Vymeňte mosadzné diely za nehrdzavejúcu oceľ

Keď viete, ako môžu mosadzné dýzy a prevody extrudéra potenciálne zaviesť olovo do vašich 3D výtlačkov, ich nahradenie alternatívami z nehrdzavejúcej ocele je najjednoduchší spôsob, ako ich zabezpečiť pre potraviny. Uistite sa, že používate diely z nehrdzavejúcej ocele bezpečné pre potraviny, pretože varianty nástrojovej ocele nie sú rovnaké. Okrem toho sa držte ďalej od trysiek z nehrdzavejúcej ocele s dodatočnými nepriľnavými vrstvami.

Vyhladzovanie pár na opravu pórovitosti

Vrstvové línie sú významným faktorom, ktorý prispieva k pórovitosti 3D výtlačkov FDM a vytvárajú podmienky priaznivé pre rast baktérií. Našťastie niektoré vlákna ako ABS, ASA, PETG a HIPS možno chemicky vyhladzovať.

Ide o čiastočné odtavenie línií vrstiev procesom vyhladzovania pár, kde rozpúšťadlá ako acetón a etylacetát sa nechajú reagovať s povrchom 3D tlače časti. Výsledkom sú diely s hladkými, utesnenými povrchmi, ktoré sa ľahko čistia a nemajú povrch potrebný na umiestnenie bakteriálnych kolónií.

V prípade filamentov, ktoré sa nedajú chemicky vyhladiť, možno budete chcieť zmenšiť výšku vrstvy, aby bola 3D tlač čo najhladšia. Ďalším brúsením povrchov by mali byť hladšie. Len sa uistite, že brúsne zariadenie nevnáša toxické látky.

Držte sa vlákien bezpečných pre potraviny

Zatiaľ čo PLA je vo všeobecnosti bezpečný pre potraviny (pokiaľ výrobca nepoužil toxické prísady alebo farebné pigmenty), 3D tlačené diely nie sú praktické na dlhodobú manipuláciu s potravinami. Materiál má jednu z najnižších teplôt tepelného ohybu (HDT). To znamená, že neprežije horúce nápoje ani cykly vyhrievanej umývačky riadu.

Chemicky inertná povaha vlákna PETG ho robí ideálnym na manipuláciu s potravinami, ale rovnako ako PLA mu tiež chýba HDT potrebný na prežitie horúcich jedál a umývanie riadu. PETG je však možné chemicky vyhladzovať. Vlákna ABS však poskytujú žiaruvzdorné 3D tlačené časti, ktoré možno tiež vyhladzovať parou.

Exotické filamenty ako PEI (značka Ultem) schválila americká FDA, no nemožno ich tlačiť na nekomerčných 3D tlačiarňach. Nylonové a polypropylénové vlákna sú tiež v súlade s FDA pre bezpečnosť potravín.

Stále je dobré skontrolovať balenie vlákna na schválenie FDA.

Súvisiace: Nastavenia 3D tlačiarne FDM a čo robia

Používajte ponorné nátery bezpečné pre potraviny

Nie je jednoduché prispôsobiť tlačiareň úplne novému materiálu. Vo väčšine prípadov nie sú základné tlačiarne FDM schopné tlačiť materiály, ako je ABS, hneď po vybalení. To robí z máčacích náterov a tmelov životaschopnú alternatívu.

Dodávajú sa v rôznych variantoch potravinárskej kvality, ako sú polyuretánové živice, epoxidy a PTFE nátery. Možnosti sú prakticky nekonečné, takže sa uistite, že ste vykonali náležitú starostlivosť týkajúcu sa schválení FDA a kompatibility s rôznymi vláknami.

Taktiež sa oplatí vopred skontrolovať teplotu a odolnosť týchto roztokov voči oderu. Nechcete použiť nízkoteplotný náter na hrnček na kávu.

3D tlač bezpečná pre potraviny? Je toho veľa, čo treba zvážiť

Koncept 3D tlače bezpečnej pre potraviny je v súčasnosti neprebádaným územím. Hoci FDA vykonáva náležitú starostlivosť a vydáva schválenia pre renomované filamenty, stále nemôže kontrolovať neznáme premenné teploty tlače a nepredvídateľné prípady použitia.

To, čo je certifikované ako bezpečné pre potraviny, nemusí byť po dlhšom používaní rovnaké. Okrem toho je inteligentnejšie znížiť teplotu potravín, čas kontaktu a vo všeobecnosti sa vyhnúť párovaniu 3D tlačených nádob s reaktívnymi potravinami.

Je múdrejšie mýliť sa na strane opatrnosti.

Ako inovovať svoju 3D tlačiareň Ender-3 a vyriešiť bezpečnostné problémy

Váš Ender-3 sa možno pokúša... zabiť ťa? Zistite, ako to urobiť bezpečnejším a spoľahlivejším pomocou týchto šikovných vylepšení.

Prečítajte si ďalej

O autorovi