Gli utensili stampati in 3D sono commestibili? Ecco come renderli sicuri per il cibo

Le stampanti 3D a basso costo come Creality Ender-3 hanno reso la produzione additiva accessibile alla gente comune. Ma il cibo è l'unica cosa che piace di più alle persone che realizzare oggetti di plastica su misura comodamente da casa.

È naturale che queste due attività si intersechino sotto forma di utensili stampati in 3D. Sfortunatamente, i due vanno insieme così come l'aceto e la candeggina. In altre parole, i contenitori per alimenti stampati in 3D sono abbastanza tossici da ucciderti lentamente.

Continua a leggere per scoprire perché è così e cosa puoi fare per aggirare il problema.

Perché la stampa 3D non è sicura per gli alimenti?

Le materie plastiche, in generale, hanno già una cattiva reputazione in quanto causano effetti negativi a lungo termine sulla salute e sul benessere. Ci sono moltissime avvertenze scritte su BPA, ftalati e altri interferenti endocrini legati alla plastica.

Ma trascuriamo il orrori di restringimento genitale della plastica in generale e limitano l'ambito di questo sforzo agli aspetti tossicologici più urgenti della plastica stampata in 3D.

Ecco i modi in cui lo stesso processo di stampa 3D rende la plastica più malsana di quanto non sia altrimenti accusato di essere, a cominciare dal modo particolare in cui le stampanti 3D FDM tendono a produrre plastica oggetti.

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Porosità e colonie batteriche

Le plastiche stampate a iniezione tradizionali sono assolutamente ermetiche perché l'oggetto viene creato forzando il materiale in uno stampo a una pressione estremamente elevata. La finitura superficiale di tali oggetti in plastica è liscia e priva di pori o fessure.

D'altra parte, gli oggetti stampati in 3D sono prodotti impilando centinaia e talvolta anche migliaia di strati di plastica, con la geometria interna delle parti stesse che viene scavata in numerose aria tasche.

La natura altamente porosa delle parti stampate in 3D le rende un potente terreno fertile per batteri mortali come la salmonella e l'E.coli. Questi agenti patogeni sono noti per causare malattie croniche e sono incredibilmente resistenti alla maggior parte degli agenti germicidi.

Pertanto, gli utensili per alimenti sono tenuti a sopportare superfici lisce, non porose e facili da pulire, che sono intrinsecamente carenti negli utensili stampati in 3D.

Sicurezza alimentare e migrazione delle particelle

Il concetto di migrazione delle particelle è un fattore importante per la sicurezza alimentare. Diverse centinaia di nanometri di particelle possono essere scambiati tra solidi che interagiscono tra loro e con liquidi a livello microscopico.

Questo è il meccanismo principale attraverso il quale le sostanze tossiche vengono trasferite e lisciviate sulla plastica stampata in 3D e successivamente nel cibo consumato attraverso tali utensili.

Fattori come la durata dell'esposizione (conservazione a lungo termine), l'attrito (raschiare i cucchiai), la temperatura (cucinare utensili) e la reattività dei materiali (cibi acidi/alcalini) coinvolti determinano la grandezza delle particelle migrazione. Ecco perché alcuni cibi reattivi devono essere conservati in barattoli di vetro ma vanno comunque bene se consumati su utensili di metallo.

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Gli ugelli in ottone di serie sono tossici

Le cose si fanno piuttosto calde alla fine del business di una stampante 3D. I tuoi modelli 3D vengono trasformati in parti fisiche dal filamento fuso forzato fuori dai componenti dell'hot end. Di questi, il filamento è a stretto contatto con il tagliacalore e l'ugello.

Il primo è solitamente realizzato in acciaio inossidabile, quindi il rischio di lisciviazione di sostanze tossiche nel filamento è minimo. Tuttavia, l'ugello di serie è solitamente realizzato in ottone, che è noto per rilasciare tracce di piombo nel filamento.

Questo è sicuramente un no-go dal punto di vista della salute e della sicurezza.

E il resto della stampante 3D?

Gli ingranaggi dell'estrusore in ottone presenti nelle stampanti 3D più comuni funzionano esercitando enormi quantità di pressione e attrito sul filamento. Oltre all'ugello in ottone, questi possono anche lisciviare il piombo nella plastica stampata in 3D.

La maggior parte delle stampanti 3D prevede anche tubi rivestiti in PTFE tra l'estrusore e i componenti dell'estremità calda. Mentre quel materiale è sicuro per gli alimenti, quelli utilizzati nelle stampanti 3D contengono additivi per la lubrificazione, che possono essere tossici.

Altri componenti come la superficie di costruzione, i rulli di filamento e i lubrificanti utilizzati nella stampante 3D sono ulteriori vie per il trasferimento di sostanze nocive nelle parti stampate. Rendere la tua stampante 3D veramente commestibile è senza dubbio uno sforzo erculeo.

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La maggior parte dei filamenti non è sicura per gli alimenti

Sebbene il PLA sia pubblicizzato come un filamento biodegradabile sintetizzato dagli zuccheri presenti nel mais o nella canna da zucchero, diverse marche introdurre vari additivi per migliorare la stampabilità, la durata e altre caratteristiche fisiche delle parti stampate. Questi stessi additivi possono essere tossici, rendendo così le parti stampate non sicure per la manipolazione degli alimenti.

La Food and Drug Administration (FDA) degli Stati Uniti rilascia approvazioni per la sicurezza alimentare per i filamenti reputati. E questo è un ottimo punto di partenza per capire quali filamenti possono essere utilizzati per gli utensili da stampa.

Tuttavia, si consiglia di controllare l'approvazione in base al filamento. Nonostante le preoccupazioni relative alle parti stampate in ABS che rilasciano stirene negli alimenti, molti ABS commerciali i filamenti ricevono il cenno della FDA, mentre alcuni filamenti di PLA non lo fanno in virtù del pigmento di colore specifico Usato.

Solo perché una particolare marca di ABS è certificata come sicura per gli alimenti, non si può presumere che la cortesia si estenda al filamento ABS di un'altra marca. Anche diverse iterazioni di colore e miscele di additivi svolgono un ruolo importante nella certificazione FDA, quindi assicurati di controllare la stampa fine.

Come stampare in 3D utensili per alimenti?

Ora che siamo intimamente consapevoli dei pericoli derivanti dall'utilizzo di utensili stampati in 3D per il cibo, non andremmo via senza dare alcuni suggerimenti su come stampare in 3D parti per alimenti.

Per cominciare, fornire una stampante 3D separata per stampe di qualità alimentare è il modo più infallibile per garantire la conformità FDA. Questo è un requisito scomodo perché le sostanze tossiche possono persistere per diversi cicli di stampa.

Ecco alcuni suggerimenti e trucchi per migliorare la sicurezza alimentare delle tue stampe 3D.

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Sostituire le parti in ottone con acciaio inossidabile

Sapendo come gli ugelli in ottone e gli ingranaggi dell'estrusore possono potenzialmente introdurre piombo nelle tue stampe 3D, sostituirli con alternative in acciaio inossidabile è il modo più semplice per renderli sicuri per gli alimenti. Assicurati di utilizzare parti in acciaio inossidabile per alimenti, perché le varianti in acciaio per utensili non sono le stesse. Inoltre, stai lontano dagli ugelli in acciaio inossidabile con rivestimenti antiaderenti aggiuntivi.

Lisciatura a vapore per fissare la porosità

Le linee di strato sono un fattore che contribuisce in modo significativo alla porosità delle stampe 3D FDM e creano condizioni favorevoli alla crescita batterica. Fortunatamente, alcuni filamenti come ABS, ASA, PETG e HIPS possono essere levigati chimicamente.

Ciò comporta la fusione parziale delle linee di strato attraverso il processo di levigatura del vapore, dove solventi come l'acetone e l'acetato di etile possono reagire con la superficie della stampa 3D parti. Il risultato produce parti con superfici lisce e sigillate, facili da pulire e prive della superficie necessaria per ospitare le colonie batteriche.

Per i filamenti che non possono essere levigati chimicamente, potresti voler ridurre l'altezza dello strato per rendere la stampa 3D il più liscia possibile. Levigare ulteriormente le superfici dovrebbe renderle più lisce. Assicurati solo che l'attrezzatura di levigatura non introduca sostanze tossiche.

Attenersi ai filamenti sicuri per gli alimenti

Mentre il PLA è generalmente sicuro per gli alimenti (a patto che il produttore non abbia utilizzato additivi tossici o pigmenti colorati), le parti stampate in 3D non sono pratiche per la manipolazione degli alimenti a lungo termine. Il materiale ha una delle temperature di deflessione termica (HDT) più basse. Ciò significa che non sopravviverà a bevande calde o cicli di lavastoviglie riscaldate.

La natura chimicamente inerte del filamento PETG lo rende ideale per la manipolazione degli alimenti, ma come il PLA, manca anche dell'HDT necessario per sopravvivere ai cibi caldi e alla lavastoviglie. Tuttavia, il PETG può essere levigato chimicamente. I filamenti in ABS, tuttavia, producono parti stampate in 3D resistenti al calore che possono anche essere levigate dal vapore.

I filamenti esotici come il PEI (marchio Ultem) sono stati approvati dalla FDA statunitense, ma non possono essere stampati su stampanti 3D non commerciali. Nel frattempo, i filamenti di nylon e polipropilene sono anche conformi alla sicurezza alimentare FDA.

È comunque una buona idea controllare la confezione del filamento per l'approvazione della FDA.

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Usa rivestimenti per immersione sicuri per gli alimenti

Non è facile adattare la stampante a un materiale completamente nuovo. Nella maggior parte dei casi, le stampanti FDM entry-level non sono nemmeno in grado di stampare materiali come l'ABS fuori dalla scatola. Ciò rende i rivestimenti ad immersione e i sigillanti una valida alternativa.

Questi sono disponibili in diverse opzioni per alimenti, come resine poliuretaniche, resine epossidiche e rivestimenti in PTFE. Le opzioni sono praticamente infinite, quindi assicurati di fare la dovuta diligenza riguardo alle approvazioni della FDA e alla compatibilità con i vari filamenti.

Vale anche la pena controllare in anticipo la temperatura e la resistenza all'abrasione di queste soluzioni. Non vuoi usare un rivestimento a bassa temperatura per una tazza da caffè.

Stampa 3D sicura per gli alimenti? C'è molto da considerare

Il concetto di stampa 3D sicura per gli alimenti è al momento un territorio inesplorato. Sebbene la FDA abbia condotto la dovuta diligenza e rilasciato approvazioni per i filamenti rinomati, non è ancora in grado di controllare le variabili sconosciute della temperatura di stampa e i casi d'uso imprevedibili.

Ciò che è certificato per la sicurezza alimentare potrebbe non essere lo stesso dopo un uso prolungato. Inoltre, è più intelligente ridurre la temperatura degli alimenti, il tempo di contatto e generalmente evitare di abbinare utensili stampati in 3D con alimenti reattivi.

È più intelligente peccare per eccesso di cautela.

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