Memastikan Keselamatan Pangan dalam Cetak 3D: Tips Desain, Bahan, dan Finishing

Selama satu dekade terakhir, teknologi pencetakan 3D berkembang dengan begitu canggih sehingga memungkinkan produksi bagian yang konsisten, tahan lama, dan bahkan kompleks yang setara dengan bagian dari metode manufaktur tradisional.

Semakin banyak industri menggunakan pencetakan 3D untuk produksi mereka. Salah satunya adalah industri pangan, yang sangat banyak menggunakan pencetakan 3D dalam banyak aplikasi. Namun, ada kekhawatiran tentang penerapan teknologi ini di industri pangan karena regulasi ketat yang harus ditaati dalam pembuatan kemasan pangan, peralatan dapur/memasak, dan bahkan cadangan untuk peralatan produksi.

Faktor yang perlu dipertimbangkan untuk pencetakan 3D aman pangan

Aman pangan berarti suatu item telah memenuhi persyaratan penggunaan yang dimaksud dan tidak akan menghasilkan bahaya keselamatan pangan. Regulasi pangan EU berlaku untuk semua tahapan produksi, pemrosesan, dan distribusi pangan dan makanan ternak. Regulasi Eropa EC 1935/2004 memberikan pedoman untuk bahan dan benda yang dimaksud untuk kontak dengan pangan dengan tujuan mencegah kontaminasi.

Secara umum, ada tiga faktor yang perlu dipertimbangkan untuk bagian 3D aman pangan: desain bagian, bahan yang digunakan, dan perawatan purna olah.

Desain bagian aman pangan

Berikut adalah hal yang perlu dipertimbangkan saat merancang permukaan produk untuk membuat bagian aman pangan:

• Undercuts dan celah: Permukaan harus dirancang dengan eliminasi lengkap undercuts atau celah pada permukaannya. Jika fitur-fitur ini tidak dapat dihindari berdasarkan fungsi, harus ada akses mudah ke area-area ini saat bagian atau produk dirakit ulang untuk memungkinkan pembersihan yang tepat.
• Tepi fillet: Tepi harus memiliki radius fillet yang lebih besar jika memungkinkan, dan sudut harus dibulatkan dengan baik alih-alih tajam.
• Ketahanan: Bagian harus dirancang dengan pertimbangan penuh terhadap lingkungan operasi, aplikasi yang dimaksud, dan properti bahan untuk memastikan bahwa mereka tahan terhadap kerusakan dalam pelayanan.

Bahan pencetakan 3D aman pangan

Banyak bahan aman pangan diidentifikasi melalui sertifikasi yang tepat setelah pengujian yang menyeluruh. Beberapa bahan seperti PETG dan PP dikenal secara inheren aman pangan. Aplikasi juga harus dipertimbangkan saat memilih bahan. Misalnya, PLA aman pangan tetapi akan meleleh jika digunakan dalam aplikasi panas seperti cangkir teh atau cuci piring.

Berikut adalah beberapa properti yang perlu dipertimbangkan saat memilih bahan pencetakan 3D aman pangan:

• Tidak menyerap: Purna olah, seperti pengupilan atau pelapisan, sering diperlukan untuk memberikan permukaan non-porous.
• Tahan goresan/garis: Bahan yang dipilih harus tahan gores dan aus.
• Tidak memberikan warna atau rasa dan tidak beracun: Semua bahan aman pangan harus iners terhadap pangan. Lebih disarankan untuk menggunakan filamen alami tanpa pewarna tambahan. Lembar Data Keamanan Bahan (MSDS) dari setiap bahan harus selalu digunakan sebelum memperkenalkan bahan tersebut.

Sterilisasi

Sterilisasi dapat menjadi langkah ekstra dalam membuat bahan aman pangan menjadi lebih aman lagi. Ini dapat dilakukan melalui berbagai cara seperti panas, penggunaan kimia, iriasi, tekanan tinggi, dan filtasi. Namun, tidak semua bahan dapat disterilkan.

Lima jenis sterilisasi yang dibahas di sini adalah:

• Gas Etilena Oksida (EtO)
• Plasma gas peroksida hidrogen
• Radiasi gamma
• Autoklav
• Flash autoklav

Bahan aman pangan dengan teknologi pencetakan 3D yang cocok

Teknologi pencetakan 3D	Bahan	Teknik sterilisasi yang cocok
SLS / MJF	Nylon PA 11 dan Nylon PA 12	EtO, radiasi gamma, plasma gas, dan autoklav
SLS / MJF	Polipropilena	Autoklav
FDM	ABS M30	EtO, radiasi gamma
FDM	PC – ISO	EtO, radiasi gamma
FDM	ULTEM 1010 / ULTEM 9085	EtO, radiasi gamma, autoklav
FDM	PETG	EtO
Carbon DLS	CE 221, EPX 82, RPU 70	Iradiasi, EtO, radiasi gamma, autoklav
Carbon DLS	FPU 50, EPU 40, SIL 30	Iradiasi, radiasi gamma
DMLS	Stainless steel 17.4 dan Stainless steel 316L	EtO, radiasi gamma, plasma gas, Autoklav
SLA	True Silicone	Iradiasi, EtO, Autoklav

Proses pencetakan 3D aman pangan

Ada berbagai teknologi pencetakan 3D yang tersedia untuk berbagai bahan, baik plastik, fleksibel, atau logam. Proses pencetakan 3D melibatkan baik teknologi maupun bahan printer. Kedua hal ini harus dipertimbangkan sebelum memilih proses pencetakan 3D yang tepat.

Teknologi pencetakan 3D

Stereolithography (SLA) 3D printing menghasilkan bagian dengan resolusi, akurasi, dan finishing permukaan yang halus di antara semua teknologi pencetakan 3D. SLA menggunakan resin, yang bukan aman pangan. Pelapisan dapat digunakan untuk melapisi bagian setelahnya untuk mencegah pertumbuhan bakteri. Namun, pelapisan akan aus seiring waktu. Pencetakan SLA memungkinkan pencetakan keramik, yang dianggap sebagai bahan paling aman pangan.

Khususnya pencetakan FDM meninggalkan celah yang sangat sempit di antara lapisan. Namun, teknologi pencetakan ini tidak dikenal menghasilkan permukaan yang halus. Untuk keselamatan pangan jangka panjang, permukaan bagian yang dihasilkan oleh teknologi ini perlu halus. Pelapisan aman pangan dapat tetap diterapkan setelahnya.

Untuk pencetakan SLS dan MJF, bagian dapat dicetak dengan jenis Nylon PA 12 grade pangan untuk mendapatkan bagian berkualitas sangat tinggi. Pelapisan aman pangan sebaliknya sangat direkomendasikan untuk menghindari porositas bagian.

Bahan printer 3D

Bahan printer 3D yang tidak aman, yaitu bahan yang digunakan untuk membuat printer 3D itu sendiri, dapat menghasilkan bagian yang terkontaminasi bahkan saat bahan aman pangan sertifikasi digunakan. Penting bahwa semua bagian printer yang langsung terlibat dalam pencetakan difoto sebagai aman pangan.

Untuk printer FDM, nozil kuningan dapat mengandung timbal, yang mencemari bagian yang dicetak. Mengganti nozil ini dengan stainless steel membuat pencetakan lebih aman. Oleh karena itu, penting bahwa bahan printer dipikirkan secara menyeluruh untuk memastikan bahwa bahan itu sendiri aman pangan sebelum mencetak bagian apa pun dengannya.

Perawatan purna olah aman pangan

Seperti yang dibahas di atas, banyak bagian cetak 3D memerlukan perawatan purna olah sebelum dapat dianggap aman pangan. Proses finishing dan pelapisan dapat diterapkan pada bagian cetak 3D untuk mencapai permukaan yang halus yang bebas dari celah atau rongga.

Finishing

Ini mencakup proses yang bertujuan untuk menghasilkan permukaan yang halus dan merata. Ada berbagai proses finishing, yang dapat bersifat mekanis atau kimiawi. Berikut adalah proses finishing yang dapat digunakan:

• Pengupilan dengan tumble: Untuk bagian yang mengandung persentase serbuk logam yang tinggi, tumbling adalah cara yang efektif untuk mengupil. Kehalusan cetakan logam dapat meningkat secara eksponensial dalam waktu satu jam pengupilan. Hasilnya semakin baik dengan pengupilan yang lebih lama
• Vapour smoothing: Metode ini cepat dan efektif. Jenis uap yang digunakan tergantung pada bahan bagian yang dicetak. Proses ini dapat dengan mudah diotomatisasi. Namun, dalam beberapa kasus, itu dapat menurunkan kekuatan bagian yang dicetak
• Penggerusan: Ini adalah salah satu cara termudah untuk meratakan. Ini melibatkan penggunaan kertas peregus. Ini dapat menghilangkan sebagian besar ketidaksempurnaan dan menyembunyikan garis lapis. Karena penggerusan bergantung pada gesekan, panas yang dihasilkan dapat merusak bagian. Oleh karena itu, penggerusan basah lebih disarankan
• Mesin: Proses ini bahkan lebih populer dengan logam daripada plastik. Namun, mereka sering tidak ekonomis dan tidak praktis untuk bagian dengan dinding tipis.

Pelapisan

Penggunaan pelapisan adalah cara yang efektif untuk mencapai permukaan yang halus. Pelapisan dalam bentuk sealant juga menutup bahan yang tidak memenuhi syarat seperti resin yang digunakan dalam pencetakan SLA. Pelapisan yang umum digunakan adalah epoksi. Karena pelapisan menambah ketebalan bagian, hal ini harus dipertimbangkan saat merancang bagian.

Kesimpulan

Pencetakan 3D di industri pangan dapat mengurangi biaya dan waktu yang diperlukan untuk mendorong produk ke pasar. Namun, keselamatan pangan adalah prioritas utama untuk bagian produk. Meskipun sebagian besar printer 3D tidak menghasilkan permukaan halus yang dibutuhkan, proses pasca dapat meningkatkan kehalusan bagian. Penerapan pelapisan pada bagian adalah cara terbaik untuk mencapai permukaan yang halus dan juga menciptakan seal antara bagian dan pangan.

Xometry Europe menawarkan pencetakan 3D online yang cepat, andal, dan sangat akurat dengan teknologi dan bahan ini. Melalui Mesin Penawaran Instan kami dan jaringan lebih dari 2.000 produsen, kami memastikan Anda mengalami proses produksi bagian yang mulus, dari penawaran hingga pengiriman ke pintu rumah.