Les ustensiles imprimés en 3D sont-ils de qualité alimentaire? Voici comment les rendre sans danger pour les aliments

Les imprimantes 3D à bas prix telles que la Creality Ender-3 ont rendu la fabrication additive accessible au commun des mortels. Mais la nourriture est la seule chose que les gens apprécient plus que de fabriquer des objets en plastique sur mesure dans le confort de leur foyer.

Il est tout à fait naturel que ces deux activités se croisent sous la forme d'ustensiles imprimés en 3D. Malheureusement, les deux vont de pair ainsi que le vinaigre et l'eau de Javel. En d'autres termes, les contenants alimentaires imprimés en 3D sont suffisamment toxiques pour vous tuer lentement.

Lisez la suite pour savoir pourquoi c'est le cas et ce que vous pouvez faire pour contourner le problème.

Pourquoi l'impression 3D n'est pas sans danger pour les aliments

Les plastiques, en général, ont déjà la mauvaise réputation d'avoir des effets néfastes à long terme sur la santé et le bien-être. Il y a des tonnes d'avertissements écrits sur les BPA, les phtalates et autres perturbateurs endocriniens liés au plastique.

Mais oublions le horreurs rétrécies génitales des plastiques en général et de restreindre la portée de cette entreprise aux aspects toxicologiques les plus urgents des plastiques imprimés en 3D.

Voici comment le processus même de l'impression 3D rend les plastiques plus malsains qu'ils ne le sont autrement accusé d'être, à commencer par la façon particulière dont les imprimantes 3D FDM ont tendance à fabriquer du plastique objets.

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Porosité et colonies bactériennes

Les plastiques traditionnels moulés par injection sont absolument étanches à l'air car l'objet est créé en forçant le matériau dans un moule sous une pression extrêmement élevée. La finition de surface de ces objets en plastique est lisse et dépourvue de pores ou de crevasses.

D'autre part, les objets imprimés en 3D sont fabriqués en empilant des centaines et parfois même des milliers de couches plastiques, la géométrie interne des pièces étant elle-même creusée dans de nombreuses les poches.

La nature très poreuse des pièces imprimées en 3D en fait de puissants terrains de reproduction pour des bactéries mortelles telles que la salmonelle et E.coli. Ces agents pathogènes sont connus pour causer des maladies chroniques et sont incroyablement résistants à la plupart des agents germicides.

Par conséquent, les ustensiles sans danger pour les aliments doivent supporter des surfaces lisses, non poreuses et faciles à nettoyer, ce qui fait intrinsèquement défaut aux ustensiles imprimés en 3D.

Sécurité alimentaire et migration des particules

Le concept de migration des particules est un facteur important de la sécurité alimentaire. Plusieurs centaines de nanomètres de particules peuvent être échangés entre des solides interagissant entre eux et avec des liquides à un niveau microscopique.

C'est le principal mécanisme par lequel les substances toxiques sont transférées et lixiviées sur les plastiques imprimés en 3D et par la suite dans les aliments consommés par ces ustensiles.

Des facteurs tels que la durée d'exposition (stockage à long terme), le frottement (grattage des cuillères), la température (cuisson ustensiles), et la réactivité des matériaux (aliments acides/alcalins) impliqués dictent l'ampleur de la particule migration. C'est pourquoi certains aliments réactifs doivent être conservés dans des bocaux en verre mais sont toujours bons lorsqu'ils sont consommés avec des ustensiles en métal.

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Les buses en laiton d'origine sont toxiques

Les choses deviennent assez chaudes du côté commercial d'une imprimante 3D. Vos modèles 3D sont transformés en pièces physiques par un filament fondu expulsé des composants chauds. Parmi ceux-ci, le filament est en contact étroit avec le brise-chaleur et la buse.

Le premier est généralement en acier inoxydable, de sorte que le risque de lixiviation de substances toxiques dans le filament est minime. Cependant, la buse de base est généralement en laiton, qui est connu pour lessiver des traces de plomb dans le filament.

C'est définitivement un non-droit du point de vue de la santé et de la sécurité.

Qu'en est-il du reste de l'imprimante 3D ?

Les engrenages d'extrudeuse en laiton que l'on trouve dans la plupart des imprimantes 3D courantes fonctionnent en exerçant des quantités massives de pression et de friction sur le filament. En plus de la buse en laiton, ceux-ci peuvent également lixivier le plomb dans les plastiques imprimés en 3D.

La plupart des imprimantes 3D impliquent également des tubes revêtus de PTFE entre l'extrudeuse et les composants chauds. Bien que ce matériau soit sans danger pour les aliments, ceux utilisés dans les imprimantes 3D contiennent des additifs pour la lubrification, qui peuvent être toxiques.

D'autres composants tels que la surface de construction, les rouleaux de filament et les lubrifiants utilisés dans l'imprimante 3D sont des voies supplémentaires pour le transfert de substances nocives dans les pièces imprimées. Rendre votre imprimante 3D vraiment de qualité alimentaire est sans aucun doute une entreprise herculéenne.

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La plupart des filaments ne sont pas sans danger pour les aliments

Bien que le PLA soit présenté comme un filament biodégradable synthétisé à partir de sucres trouvés dans le maïs ou la canne à sucre, différentes marques introduire divers additifs pour améliorer l'imprimabilité, la durabilité et d'autres caractéristiques physiques des pièces imprimées. Ces additifs eux-mêmes peuvent être toxiques, rendant ainsi les pièces imprimées dangereuses pour la manipulation des aliments.

La Food and Drug Administration des États-Unis (FDA) délivre des approbations de sécurité alimentaire pour des filaments réputés. Et c'est un excellent point de départ pour déterminer quels filaments peuvent être utilisés pour imprimer des ustensiles.

Cependant, il est conseillé de vérifier l'approbation par filament. Malgré les inquiétudes concernant les pièces imprimées en ABS la lixiviation du styrène dans les aliments, de nombreux ABS commerciaux les filaments reçoivent le signe de la FDA, alors que certains filaments PLA ne le font pas en raison du pigment de couleur spécifique utilisé.

Juste parce qu'une marque particulière d'ABS est certifiée sans danger pour les aliments, vous ne pouvez pas supposer que la courtoisie s'étend au filament ABS d'une autre marque. Différentes itérations de couleurs et mélanges d'additifs jouent également un rôle majeur dans la certification FDA, alors assurez-vous de vérifier les petits caractères.

Comment imprimer en 3D des ustensiles sans danger pour les aliments

Maintenant que nous sommes intimement conscients des dangers de l'utilisation d'ustensiles imprimés en 3D pour la nourriture, nous serions négligents de partir sans donner quelques conseils sur la façon d'imprimer en 3D des pièces de qualité alimentaire.

Pour commencer, la fourniture d'une imprimante 3D distincte pour les impressions de qualité alimentaire est le moyen le plus infaillible de garantir la conformité à la FDA. C'est une exigence peu pratique car les substances toxiques peuvent persister sur plusieurs cycles d'impression.

Voici quelques trucs et astuces pour améliorer la sécurité alimentaire de vos impressions 3D.

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Remplacer les pièces en laiton par de l'acier inoxydable

Sachant comment les buses en laiton et les engrenages d'extrudeuse peuvent potentiellement introduire du plomb dans vos impressions 3D, les remplacer par des alternatives en acier inoxydable est le moyen le plus simple de les rendre sans danger pour les aliments. Assurez-vous simplement d'utiliser des pièces en acier inoxydable sans danger pour les aliments, car les variantes en acier à outils ne sont pas les mêmes. De plus, évitez les buses en acier inoxydable avec des revêtements antiadhésifs supplémentaires.

Lissage à la vapeur pour fixer la porosité

Les lignes de couches contribuent de manière significative à la porosité des impressions 3D FDM et créent des conditions propices à la croissance bactérienne. Heureusement, certains filaments tels que l'ABS, l'ASA, le PETG et le HIPS peuvent être lissés chimiquement.

Cela implique de faire fondre partiellement les lignes de couche par le processus de lissage à la vapeur, où les solvants tels que l'acétone et l'acétate d'éthyle sont autorisés à réagir avec la surface de l'imprimé en 3D les pièces. Le résultat donne des pièces avec des surfaces lisses et scellées qui sont faciles à nettoyer et n'ont pas la surface requise pour héberger des colonies bactériennes.

Pour les filaments qui ne peuvent pas être lissés chimiquement, vous pouvez réduire la hauteur de la couche pour rendre l'impression 3D aussi lisse que possible. Un ponçage plus poussé des surfaces devrait les rendre plus lisses. Assurez-vous simplement que l'équipement de ponçage n'introduit pas de substances toxiques.

Tenez-vous en aux filaments sans danger pour les aliments

Alors que le PLA est généralement sans danger pour les aliments (tant que le fabricant n'a pas utilisé d'additifs toxiques ou de pigments de couleur), les pièces imprimées en 3D ne sont pas pratiques pour la manipulation des aliments à long terme. Le matériau a l'une des températures de déflexion thermique (HDT) les plus basses. Cela signifie qu'il ne survivra pas aux boissons chaudes ou aux cycles de lave-vaisselle chauffés.

La nature chimiquement inerte du filament PETG le rend idéal pour la manipulation des aliments, mais comme le PLA, il lui manque également le HDT nécessaire pour survivre aux aliments chauds et au lave-vaisselle. Cependant, le PETG peut être lissé chimiquement. Les filaments ABS, cependant, produisent des pièces imprimées en 3D résistantes à la chaleur qui peuvent également être lissées à la vapeur.

Les filaments exotiques tels que le PEI (marque Ultem) ont été approuvés par la FDA américaine, mais ils ne peuvent pas être imprimés sur des imprimantes 3D non commerciales. Pendant ce temps, les filaments de nylon et de polypropylène sont également conformes à la sécurité alimentaire de la FDA.

C'est toujours une bonne idée de vérifier l'emballage du filament pour l'approbation de la FDA.

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Utiliser des revêtements par immersion sans danger pour les aliments

Il n'est pas facile d'adapter votre imprimante à un tout nouveau matériau. Dans la plupart des cas, les imprimantes FDM d'entrée de gamme ne sont même pas capables d'imprimer des matériaux tels que l'ABS hors de la boîte. Cela fait des revêtements par immersion et des mastics une alternative viable.

Ceux-ci sont disponibles en différentes options de qualité alimentaire, telles que les résines polyuréthane, les époxydes et les revêtements PTFE. Les options sont pratiquement infinies, alors assurez-vous de faire preuve de diligence raisonnable concernant les approbations de la FDA et la compatibilité avec divers filaments.

Il est également intéressant de vérifier au préalable la température et la résistance à l'abrasion de ces solutions. Vous ne voulez pas utiliser un revêtement à basse température pour une tasse à café.

Impression 3D sans danger pour les aliments? Il y a beaucoup à considérer

Le concept d'impression 3D sans danger pour les aliments est un territoire inexploré pour le moment. Bien que la FDA ait exercé une diligence raisonnable et délivré des approbations pour des filaments réputés, elle ne peut toujours pas contrôler les variables inconnues de la température d'impression et les cas d'utilisation imprévisibles.

Ce qui est certifié sans danger pour les aliments peut ne pas être le même après une utilisation prolongée. De plus, il est plus intelligent de réduire la température des aliments, le temps de contact et d'éviter généralement d'associer des ustensiles imprimés en 3D avec des aliments réactifs.

Il est plus intelligent de pécher par excès de prudence.

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