Är 3D-tryckta redskap livsmedelskvalitet? Så här gör du dem matsäkra

Billiga 3D-skrivare som Creality Ender-3 har gjort additiv tillverkning tillgänglig för vanligt folk. Men mat är det enda folk tycker om mer än att göra skräddarsydda plastföremål från bekvämligheten av sina hem.

Det är helt naturligt att dessa två sysslor korsar varandra i form av 3D-printade redskap. Tyvärr går de två tillsammans liksom vinäger och blekmedel. Med andra ord är 3D-printade matbehållare giftiga nog att döda dig långsamt.

Läs vidare för att ta reda på varför det är fallet och vad du kan göra för att komma runt problemet.

Varför 3D-utskrift inte är matsäkert

Plast har i allmänhet redan ett dåligt rykte för att orsaka långsiktiga negativa effekter på hälsa och välbefinnande. Det finns mängder med varningar skrivna på BPA, ftalater och andra hormonstörande ämnen kopplade till plast.

Men låt oss skölja över genital krympande fasor av plast i allmänhet och begränsar omfattningen av denna strävan till de mer pressande toxikologiska aspekterna av 3D-tryckt plast.

Här är de sätt på vilka själva processen med 3D-utskrift gör plast ohälsosammare än de är annars anklagades för att vara, till att börja med det märkliga sättet som FDM 3D-skrivare tenderar att tillverka plast objekt.

Relaterad: En nybörjarguide till DIY Voron 3D-skrivare: Produktionskvalitet för massorna

Porositet och bakteriekolonier

Traditionell formsprutad plast är absolut lufttät eftersom föremålet skapas genom att materialet pressas in i en form under extremt högt tryck. Ytfinishen på sådana plastföremål är slät och fri från porer eller sprickor.

Å andra sidan tillverkas 3D-utskrivna objekt genom att stapla hundratals och ibland till och med tusentals av plastskikt, varvid den inre geometrin hos delarna själva är urholkade i många luft fickor.

Den mycket porösa naturen hos 3D-utskrivna delar gör dem till potenta grogrunder för dödliga bakterier som salmonella och E.coli. Dessa patogener är kända för att orsaka kronisk sjukdom och är otroligt motståndskraftiga mot de flesta bakteriedödande ämnen.

Därför måste livsmedelssäkra redskap bära släta, icke-porösa och lättstädade ytor, vilket i sig saknas i 3D-utskrivna redskap.

Livsmedelssäkerhet och partikelmigrering

Begreppet partikelmigrering är en viktig faktor för livsmedelssäkerhet. Flera hundra nanometer partiklar kan utbytas mellan fasta ämnen som interagerar med varandra och med vätskor på mikroskopisk nivå.

Detta är den primära mekanismen genom vilken giftiga ämnen överförs och lakas ut på 3D-printad plast och därefter till maten som konsumeras genom sådana redskap.

Faktorer som exponeringens varaktighet (långtidsförvaring), friktion (skrapningsskedar), temperatur (matlagning redskap), och reaktiviteten hos de inblandade materialen (sur/alkalisk mat) dikterar partikelns storlek migration. Det är därför vissa reaktiva livsmedel måste förvaras i glasburkar men är fortfarande bra när de konsumeras av metallredskap.

Relaterad: Varför 3D-utskriftsentusiaster bör notera den nya E3D Revo Hot End

Stockmässingsmunstycken är giftiga

Saker och ting blir ganska heta i affärsänden av en 3D-skrivare. Dina 3D-modeller återges till fysiska delar av smält filament som tvingas ut från de varma komponenterna. Av dessa är filamentet i nära kontakt med värmebrytaren och munstycket.

Den förstnämnda är vanligtvis gjord av rostfritt stål, så risken att den läcker ut giftiga ämnen i glödtråden är minimal. Emellertid är stammunstycket vanligtvis tillverkat av mässing, som är känt för att läcka spårmängder av bly in i glödtråden.

Det är definitivt ett nej ur ett hälso- och säkerhetsperspektiv.

Hur är det med resten av 3D-skrivaren?

Mässingsextruderdreven som finns i de flesta vanliga 3D-skrivare fungerar genom att utöva enorma mängder tryck och friktion på filamentet. Förutom mässingsmunstycket kan dessa även läcka bly till 3D-printad plast.

De flesta 3D-skrivare involverar också PTFE-fodrade rör mellan extrudern och de varma komponenterna. Även om det materialet är livsmedelssäkert, innehåller de som används i 3D-skrivare tillsatser för smörjning, som kan vara giftiga.

Andra komponenter som byggytan, filamentrullar och smörjmedel som används i 3D-skrivaren är ytterligare vägar för att skadliga ämnen ska överföras till de utskrivna delarna. Att göra din 3D-skrivare till riktigt livsmedelskvalitet är utan tvekan en fantastisk strävan.

Relaterad: 3D-modeller för varje Squid-spelkaraktär

De flesta filament är inte livsmedelssäkra

Även om PLA utses som en biologiskt nedbrytbar filament syntetiserad från sockerarter som finns i majs eller sockerrör, olika märken införa olika tillsatser för att förbättra tryckbarheten, hållbarheten och andra fysiska egenskaper hos de tryckta delarna. Dessa tillsatser i sig kan vara giftiga, vilket gör de tryckta delarna osäkra för livsmedelshantering.

United States Food and Drug Administration (US FDA) utfärdar livsmedelssäkerhetsgodkännanden för välrenommerade filament. Och det här är en bra utgångspunkt för att ta reda på vilka filament som kan användas för utskriftsredskap.

Det rekommenderas dock att kontrollera godkännandet per filament. Trots farhågorna kring ABS-tryckta delar som lakar ut styren till mat, finns det massor av kommersiell ABS filament får FDA-nick, medan vissa PLA-filament inte gör det på grund av det specifika färgpigmentet Begagnade.

Bara för att ett visst märke av ABS är certifierat som livsmedelssäkert, kan du inte anta att artigheten sträcker sig till ABS-filament från ett annat märke. Olika färgupprepningar och tillsatsblandningar spelar också en stor roll i FDA-certifieringen, så se till att kontrollera det finstilta.

Hur man 3D-printar matsäkra redskap

Nu när vi är väl medvetna om farorna med att använda 3D-utskrivna redskap för mat, skulle vi vara försumliga att lämna utan att ge några tips om hur man 3D-utskriver livsmedelsklassade delar.

Till att börja med är att tillhandahålla en separat 3D-skrivare för utskrifter av livsmedelskvalitet det mest idiotsäkra sättet att säkerställa FDA-efterlevnad. Det är ett obekvämt krav eftersom giftiga ämnen kan dröja över flera utskriftscykler.

Här är några tips och tricks för att förbättra livsmedelssäkerheten för dina 3D-utskrifter.

Relaterad: Designa och 3D-skriva ut dina egna bordsminiatyrer med en FDM-skrivare

Byt ut mässingsdelar med rostfritt stål

Att veta hur mässingsmunstycken och extruderväxlar potentiellt kan introducera bly i dina 3D-utskrifter, är att ersätta dessa med alternativ i rostfritt stål det enklaste sättet att göra dem livsmedelssäkra. Se bara till att använda livsmedelssäkra delar av rostfritt stål eftersom varianter av verktygsstål inte är samma sak. Håll dig dessutom borta från munstycken i rostfritt stål med ytterligare non-stick-beläggningar.

Ångutjämning för att fixera porositet

Skiktlinjer är en betydande bidragande faktor till porositeten hos FDM 3D-utskrifter och skapar förhållanden som främjar bakterietillväxt. Lyckligtvis kan vissa filament som ABS, ASA, PETG och HIPS jämnas ut kemiskt.

Detta innebär att delvis smälta bort skiktlinjerna genom processen med ångutjämning, där lösningsmedel som aceton och etylacetat tillåts reagera med ytan på den 3D-printade delar. Resultatet ger delar med släta, förseglade ytor som är lätta att rengöra och saknar den yta som krävs för att vara värd för bakteriekolonier.

För filament som inte kan jämnas kemiskt, kanske du vill minska lagerhöjden för att göra 3D-utskriften så jämn som möjligt. Att slipa ytorna ytterligare bör göra dem jämnare. Se bara till att sliputrustningen inte introducerar giftiga ämnen.

Håll dig till matsäkra filament

Medan PLA i allmänhet är livsmedelssäker (så länge som tillverkaren inte har använt giftiga tillsatser eller färgpigment), är de 3D-tryckta delarna inte praktiska för långvarig livsmedelshantering. Materialet har en av de lägsta värmeavböjningstemperaturerna (HDT). Det betyder att den inte kommer att överleva varma drycker eller uppvärmda diskmaskiner.

Den kemiskt inerta naturen hos PETG-filament gör den idealisk för livsmedelshantering, men liksom PLA saknar den också den HDT som krävs för att överleva varm mat och diskmaskinen. PETG kan dock jämnas ut kemiskt. ABS-filament ger dock värmebeständiga 3D-printade delar som också kan ångutjämnas.

Exotiska filament som PEI (märket Ultem) har godkänts av amerikanska FDA, men dessa kan inte skrivas ut på icke-kommersiella 3D-skrivare. Samtidigt är nylon- och polypropenfilament också FDA-kompatibla med livsmedelssäkerhet.

Det är fortfarande en bra idé att kontrollera filamentförpackningen för FDA-godkännande.

Relaterad: FDM 3D-skrivarinställningar och vad de gör

Använd Food Safe Dip Coatings

Det är inte lätt att anpassa din skrivare till ett helt nytt material. I de flesta fall är FDM-skrivare på nybörjarnivå inte ens kapabla att skriva ut material som ABS ur kartongen. Det gör doppbeläggningar och tätningsmedel till ett lönsamt alternativ.

Dessa finns i olika livsmedelsklassade alternativ, såsom polyuretanhartser, epoxi och PTFE-beläggningar. Alternativen är praktiskt taget oändliga, så se till att du gör due diligence angående FDA-godkännanden och kompatibilitet med olika filament.

Det lönar sig också att kontrollera temperaturen och nötningsbeständigheten hos dessa lösningar i förväg. Du vill inte använda en lågtemperaturbeläggning för en kaffemugg.

Livsmedelssäker 3D-utskrift? Det finns mycket att tänka på

Konceptet med livsmedelssäker 3D-utskrift är okänt territorium för tillfället. Även om FDA har genomfört due diligence och utfärdat godkännanden för välrenommerade filament, kan den fortfarande inte kontrollera för okända variabler för utskriftstemperatur och oförutsägbara användningsfall.

Det som är certifierat för att vara livsmedelssäkert kanske inte är detsamma efter långvarig användning. Dessutom är det smartare att minska matens temperatur, kontakttid och generellt undvika att para ihop 3D-printade redskap med reaktiv mat.

Det är smartare att vara försiktig.

Hur du uppgraderar din Ender-3 3D-skrivare och åtgärdar säkerhetsproblem

Din Ender-3 kanske försöker... döda dig? Ta reda på hur du gör det säkrare och mer pålitligt med dessa fiffiga uppgraderingar.

Läs Nästa

Om författaren