Pencetakan 3D Aman untuk Makanan:Tips Desain, Bahan &Penyelesaian

Selama dekade terakhir, teknologi pencetakan 3D telah berkembang dengan banyak kecanggihan yang memungkinkan produksi suku cadang yang konsisten, tahan lama, dan bahkan kompleks yang setara dengan rekan-rekan mereka dari metode manufaktur tradisional.

Semakin banyak industri menggunakan pencetakan 3D untuk manufaktur mereka. Salah satunya adalah industri makanan, yang banyak menggunakan pencetakan 3D di banyak aplikasi. Namun, ada kekhawatiran penerapan teknologi di industri makanan karena peraturan ketat yang harus dipatuhi dalam pembuatan kemasan makanan, peralatan dapur/memasak, dan bahkan suku cadang untuk peralatan produksi.

Faktor yang perlu dipertimbangkan untuk pencetakan 3D yang aman untuk makanan

Food-safe menyiratkan bahwa suatu item telah memenuhi persyaratan penggunaan yang dimaksudkan dan tidak akan menimbulkan bahaya keamanan pangan. Peraturan makanan UE berlaku untuk semua tahap produksi, pemrosesan, dan distribusi makanan dan pakan. Peraturan Eropa EC 1935/2004 memberikan pedoman untuk bahan dan benda yang dimaksudkan untuk kontak dengan makanan dengan tujuan mencegah kontaminasi.

Secara umum, ada tiga faktor yang perlu dipertimbangkan untuk suku cadang 3D yang aman untuk makanan:desain suku cadang, bahan yang digunakan, dan perawatan pasca-pemrosesan.

Desain suku cadang yang aman untuk makanan

Berikut ini yang harus dipertimbangkan saat mendesain permukaan produk untuk membuat bagian-bagian tersebut aman untuk makanan:

• Bagian bawah dan celah: Permukaan harus dirancang dengan menghilangkan undercut atau celah pada permukaannya. Jika fitur ini tidak dapat dihindari berdasarkan fungsinya, harus ada akses mudah ke area ini saat komponen atau produk dibongkar untuk memungkinkan pembersihan yang tepat.
• Tepi fillet: Tepi harus memiliki fillet radius yang lebih besar jika memungkinkan, dan sudut harus dibulatkan dengan baik daripada tajam.
• Kekokohan: Suku cadang harus dirancang dengan penuh pertimbangan lingkungan pengoperasian, aplikasi yang dimaksudkan, dan sifat material untuk memastikan bahwa suku cadang tersebut tahan terhadap kerusakan saat digunakan.

Material pencetakan 3D yang aman untuk makanan

Banyak bahan makanan yang aman diidentifikasi melalui sertifikasi yang sesuai setelah pengujian menyeluruh. Beberapa bahan seperti PETG dan PP diketahui aman untuk makanan. Aplikasi juga harus dipertimbangkan ketika memilih bahan. Misalnya, PLA aman untuk makanan tetapi akan meleleh jika digunakan dalam aplikasi panas seperti cangkir teh atau mesin pencuci piring.

Berikut adalah beberapa properti yang perlu dipertimbangkan saat memilih bahan cetak 3D yang aman untuk makanan:

• Tidak menyerap: Pasca-pemrosesan, seperti pemolesan atau pelapisan, sering kali diperlukan untuk memberikan permukaan yang tidak berpori.
• Ketahanan terhadap goresan/skor: Bahan yang dipilih harus tahan gores dan tahan aus.
• Tidak memberikan warna atau rasa dan tidak beracun: Semua bahan yang aman untuk makanan harus inert terhadap makanan. Lebih baik menggunakan filamen alami tanpa pewarna tambahan. Material Safety Data Sheet (MSDS) dari setiap material harus selalu digunakan sebelum memperkenalkan material.

Sterilisasi

Sterilisasi dapat menjadi langkah ekstra dalam membuat bahan yang aman untuk makanan menjadi lebih aman. Hal ini dapat dilakukan melalui berbagai cara seperti panas, penggunaan bahan kimia, iradiasi, tekanan tinggi dan filtrasi. Namun, tidak semua bahan dapat disterilkan.

Lima jenis sterilisasi yang dibahas di sini adalah:

• Gas Etilen Oksida (EtO)
• Plasma gas hidrogen peroksida
• Radiasi gamma
• Otoklaf
• Otoklaf flash

Material yang aman untuk makanan dengan teknologi pencetakan 3D yang sesuai

Teknologi pencetakan 3D	Bahan	Teknik sterilisasi yang sesuai
SLS / MJF	Nylon PA 11 dan Nylon PA 12	EtO, radiasi gamma, plasma gas, dan autoklaf
SLS / MJF	Polipropilena	Otoklaf
FDM	ABS M30	EtO, radiasi gamma
FDM	PC – ISO	EtO, radiasi gamma
FDM	ULTEM 1010 / ULTEM 9085	EtO, radiasi gamma, autoklaf
FDM	PETG	EtO
Karbon DLS	CE 221, EPX 82, RPU 70	Iradiasi, EtO, radiasi gamma, autoklaf
Karbon DLS	FPU 50, EPU 40, SIL 30	Iradiasi, radiasi gamma
DMLS	Baja tahan karat 17.4 dan Baja tahan karat 316L	EtO, radiasi gamma, plasma gas, Autoclave
SLA	Silikon Asli	Iradiasi, EtO, Autoclave

Proses pencetakan 3D yang aman untuk makanan

Ada berbagai teknologi pencetakan 3D yang tersedia untuk bahan yang berbeda, baik itu plastik, fleksibel atau logam. Proses pencetakan 3D melibatkan teknologi dan bahan printer. Keduanya harus dipertimbangkan sebelum memilih proses pencetakan 3D yang tepat.

Teknologi pencetakan 3D

Pencetakan 3D Stereolithography (SLA) menghasilkan komponen dengan resolusi, akurasi, dan permukaan akhir paling halus di antara semua teknologi pencetakan 3D. SLA menggunakan resin, yang tidak aman untuk makanan. Pelapis dapat digunakan untuk menutup bagian setelahnya untuk mencegah penumpukan bakteri. Namun, pelapis akan luntur seiring waktu. Pencetakan SLA memungkinkan pencetakan keramik, yang dianggap sebagai bahan yang paling aman untuk makanan.

Keunikan pencetakan FDM meninggalkan celah yang sangat sempit di antara lapisan. Namun, teknologi pencetakan ini tidak dikenal untuk menghasilkan permukaan yang halus. Untuk keamanan pangan jangka panjang, permukaan bagian yang diproduksi oleh teknologi ini harus halus. Lapisan yang aman untuk makanan masih dapat diterapkan setelahnya.

Untuk pencetakan SLS dan MJF, suku cadang dapat dicetak dengan jenis Nylon PA 12 food grade untuk mendapatkan suku cadang yang sangat berkualitas. Pelapis yang aman untuk makanan sangat dianjurkan untuk menghindari porositas bagian.

bahan printer 3D

Bahan printer 3D yang tidak aman, yaitu bahan dari mana printer 3D itu sendiri diproduksi, dapat mengakibatkan bagian yang terkontaminasi bahkan ketika bahan yang aman untuk makanan yang bersertifikat digunakan. Penting agar semua bagian printer yang terlibat langsung dalam pencetakan disertifikasi sebagai makanan yang aman.

Untuk printer FDM, nozel kuningan mungkin mengandung timbal, yang mencemari bagian yang dicetak. Mengganti nozel ini dengan baja tahan karat membuatnya lebih aman untuk mencetak. Oleh karena itu, penting agar bahan printer dinilai secara menyeluruh untuk memastikan bahan tersebut aman untuk makanan sebelum mencetak bagian apa pun dengannya.

Perawatan pasca-pemrosesan yang aman untuk makanan

Seperti dibahas di atas, banyak bagian cetakan 3D memerlukan perawatan pasca-pemrosesan sebelum dapat dianggap aman untuk makanan. Proses finishing dan pelapisan dapat diterapkan pada bagian cetakan 3D untuk mendapatkan permukaan halus yang bebas dari celah atau rongga.

Selesai

Ini termasuk proses yang bertujuan untuk menghasilkan permukaan yang halus dan rata. Ada proses finishing yang berbeda, yang dapat berupa mekanik atau kimia. Berikut ini adalah proses finishing yang dapat digunakan:

• Memoles dengan tumbang: Untuk bagian yang mengandung persentase tinggi bubuk logam yang dicampur, penggulingan adalah cara pemolesan yang efektif. Kehalusan cetakan logam dapat ditingkatkan secara eksponensial hanya dalam satu jam pemolesan. Hasil menjadi lebih baik dengan pemolesan yang lebih lama
• Perataan uap: Cara ini cepat dan efektif. Jenis uap yang digunakan tergantung pada bahan bagian yang dicetak. Proses ini dapat dengan mudah diotomatisasi. Namun, dalam beberapa kasus, ini dapat menurunkan kekuatan bagian yang dicetak
• Pengamplasan: Ini adalah salah satu cara menghaluskan yang paling sederhana. Ini melibatkan penggunaan amplas. Ini dapat menghapus sebagian besar ketidaksempurnaan dan menyembunyikan garis lapisan. Karena pengamplasan bergantung pada gesekan, panas yang dihasilkan dapat melengkungkan bagian-bagiannya. Oleh karena itu pengamplasan basah lebih disukai
• Pemesinan: Proses ini bahkan lebih populer dengan logam daripada plastik. Namun, seringkali tidak ekonomis dan tidak praktis untuk bagian dengan dinding tipis.

Pelapis

Penggunaan pelapis adalah cara yang efektif untuk mencapai permukaan yang halus. Pelapisan dalam bentuk sealant juga menyegel bahan yang tidak memenuhi syarat seperti resin yang digunakan dalam pencetakan SLA. Pelapis yang umum digunakan adalah epoksi. Karena lapisan menambah ketebalan bagian, itu harus dipertimbangkan saat mendesain bagian.

Kesimpulan

Pencetakan 3D di industri makanan dapat mengurangi biaya dan waktu yang dibutuhkan untuk mendorong produk ke pasar. Namun, keamanan pangan adalah yang terpenting untuk suku cadang produk. Sementara sebagian besar printer 3D tidak menghasilkan permukaan halus yang dibutuhkan, pasca-proses dapat meningkatkan kehalusan bagian-bagiannya. Aplikasi pelapis pada bagian adalah cara terbaik untuk mencapai permukaan yang halus dan juga membuat segel antara bagian dan makanan.

Xometry Europe menawarkan pencetakan 3D online yang cepat, andal, dan sangat akurat dengan teknologi dan bahan ini. Melalui Mesin Penawaran Instan dan jaringan kami yang terdiri dari lebih dari 2.000 produsen, kami memastikan bahwa Anda mengalami proses produksi suku cadang yang lancar, mulai dari penawaran hingga pengiriman di depan pintu.