Manufaktur Aditif Tingkat Makanan:Pedoman Keamanan Komprehensif
Apakah Pencetakan 3D Aman untuk Makanan?
Pencetakan 3D telah berkembang sebagai teknologi manufaktur selama dekade terakhir, dan semakin dekat untuk menjadi teknologi manufaktur arus utama. Hal ini sebagian besar disebabkan oleh semakin canggihnya teknologi pencetakan 3D, sehingga menghasilkan cetakan yang lebih konsisten, tahan lama, dan kompleks yang sebanding dengan cetakan injeksi dan permesinan CNC.
Dengan penerimaan yang berkelanjutan ini, semakin banyak industri yang menjajaki penggunaan pencetakan 3D sebagai bagian dari strategi manufaktur mereka. Salah satunya adalah industri makanan, di mana kemasan makanan, peralatan, atau suku cadang untuk lini produksi makanan semuanya dapat menjadi komponen cetak 3D yang penting. Industri makanan memiliki peraturan ketat mengenai keselamatan yang harus dipertimbangkan ketika berencana menggunakan teknologi manufaktur baru. Artikel ini akan membahas cara merancang dan menerapkan pencetakan 3D yang aman untuk makanan serta memperjelas tanggung jawab klien dan produsen dalam memastikan komponen cetakan memenuhi persyaratan yang ketat.
Apa yang Membuat Sebagian Makanan Aman?
Untuk menjadikan suatu komponen aman untuk pangan, penting untuk meninjau peraturan terkait di wilayah di mana komponen tersebut akan didistribusikan atau digunakan. Bagian ini akan fokus pada tantangan penerapan pencetakan 3D yang aman bagi makanan dengan mendasarkan analisis pada Standar Sanitasi 3-A yang dikembangkan untuk membantu perusahaan mematuhi peraturan FDA dan USDA. Secara umum, ada tiga faktor yang menentukan apakah suatu komponen aman untuk digunakan pada makanan:desainnya, bahan yang digunakan, dan proses pembuatannya.
1. Desain Pencetakan 3D yang Aman untuk Makanan
Dalam hal keamanan pangan, suku cadang dibagi menjadi dua kategori menurut Standar Sanitasi 3-A:
- Permukaan Kontak Produk - “Pada dasarnya setiap bagian permukaan yang terkena produk serta permukaan dimana bahan makanan lain dapat terciprat atau terkuras ke dalam produk.” Singkatnya, permukaan bagian mana pun yang dapat bersentuhan dengan makanan.
- Permukaan Kontak Non-Produk - “Setiap bagian permukaan yang tidak bersentuhan dengan produk atau area seperti penyangga struktural atau komponen eksternal lainnya.” Singkatnya, ini adalah permukaan bagian mana pun yang tidak bersentuhan dengan makanan.
Saat mengevaluasi komponen untuk pencetakan 3D yang aman untuk makanan, penting untuk fokus pada permukaan kontak produk. Di bawah ini tercantum beberapa poin penting yang perlu dipertimbangkan dalam tahap desain.
- Bebas Celah atau Lubang - Bagian tidak boleh dirancang dengan celah atau rongga. Hal ini akan menciptakan area yang tidak dapat dibersihkan secara memadai, sehingga memungkinkan pertumbuhan bakteri. Jika jenis rongga ini diperlukan agar barang dapat berfungsi, area tersebut harus mudah diakses saat perangkat dibongkar sehingga dapat dibersihkan secara rutin.
- Sudut dan Jari-jari Halus - Penting untuk menghilangkan sudut tajam pada desain dan sebagai gantinya gunakan fillet berradius besar jika memungkinkan. Sudut tajam sulit dibersihkan dan oleh karena itu harus dihindari.
- Kekokohan - Komponen food grade harus cukup kuat untuk menahan penggunaan yang dimaksudkan tanpa rusak, berkarat, atau retak. Masing-masing mode kegagalan ini dapat menimbulkan area bagi bakteri untuk tumbuh. Secara umum, komponen dan bahan cetakan 3D dapat tahan terhadap korosi dan kerusakan jika dirancang dengan benar.
2. Bahan Aditif untuk Pencetakan 3D yang Aman untuk Makanan
Faktor penting lainnya dalam menentukan keamanan pangan suatu komponen adalah bahannya. Di bawah ini tercantum beberapa faktor utama spesifik material yang harus dipertimbangkan oleh desainer produk.
- Tidak mencemari dan Tidak beracun - Bahan dasar, ditambah bahan tambahan pasca-pemrosesan seperti pewarna atau pelapis, harus aman untuk makanan. Dalam kaitannya dengan plastik cetak 3D, ada kemungkinan bahan curah pada awalnya aman untuk makanan, namun menjadi tidak aman karena pigmen dan bahan tambahan lainnya. Penting untuk berkonsultasi dengan Lembar Data Keamanan Material (MSDS) untuk segala sesuatu yang akan dimasukkan ke dalam item.
- Tahan Korosi - Faktor kunci dalam menjaga permukaan tetap halus dan bersih adalah memilih bahan inert atau bahan yang tahan terhadap korosi. Beberapa contoh bahan tahan korosi untuk pencetakan 3D yang aman untuk makanan mencakup plastik seperti polikarbonat atau polipropilen, dan logam seperti baja tahan karat. Permukaan yang terkorosi dapat menjadi tempat berkembang biaknya bakteri karena lebih sulit dibersihkan. Bahan kimia pembersih juga harus diperhatikan.
- Halus, Tidak Berpori, dan Tidak Menyerap - Profil permukaan 32 Ra atau lebih baik harus dicapai untuk produk cetakan 3D yang aman untuk makanan. Sebagian besar teknologi pencetakan 3D membuat bagian-bagiannya lapis demi lapis. Masing-masing lapisan ini saling berinteraksi untuk menghasilkan celah mikroskopis tempat produk makanan dapat berkumpul dan mendorong pertumbuhan bakteri berbahaya. Bahan berpori dan menyerap sulit dibersihkan sehingga mendorong pertumbuhan bakteri. Ini adalah salah satu tantangan terbesar dalam pencetakan 3D yang aman untuk makanan, dan seringkali memerlukan pemolesan pasca-proses atau pelapisan yang aman untuk makanan untuk menghasilkan permukaan yang halus dan tidak berpori.
Bahan Cetak 3D Manakah yang Dapat Disterilkan?
Penting untuk dipahami bahwa dapat disterilkan tidak selalu berarti aman untuk pangan. Dapat disterilkan berarti bahan tersebut dapat dibersihkan secara efektif dari semua bakteri. Namun, faktor-faktor yang disebutkan di atas dapat menentukan apakah suatu bagian pada akhirnya aman untuk dikonsumsi. Contohnya dalam daftar di bawah ini adalah ABS; Meskipun dapat disterilkan, namun tidak aman untuk makanan. Di bawah ini tercantum ringkasan berbagai bahan cetak 3D yang dapat disterilkan.
Bahan Cetak 3D yang Dapat Disterilkan
Proses | Bahan | Metode Sterilisasi | Pertimbangan |
Proses
SLS/HP MJF
Bahan
Nilon 11 atau 12
Metode Sterilisasi
Kimia, EtO, Gamma, Plasma, Kimia, Autoklaf Uap
Pertimbangan
Penyerapan kelembaban, permukaan matte
Proses
FDM
Bahan
ABS-M30i
Metode Sterilisasi
EtO, Gamma
Pertimbangan
Celah dan celah di permukaan
Proses
FDM
Bahan
PC-ISO
Metode Sterilisasi
EtO, Gamma
Pertimbangan
Celah dan celah di permukaan
Proses
FDM
Bahan
ULTEM
Metode Sterilisasi
EtO, Gamma, Autoklaf Uap
Pertimbangan
Celah dan celah di permukaan
Proses
Karbon DLS
Bahan
CE, EPX, RPU
Metode Sterilisasi
Iradiasi Berkas Elektron, EtO, Gamma, Autoklaf Uap
Pertimbangan
Siklus terbatas atau perubahan kecil pada sifat mekanik
Proses
Karbon DLS
Bahan
FPU, EPU, SIL
Metode Sterilisasi
Iradiasi Berkas Elektron, Gamma
Pertimbangan
Siklus terbatas atau perubahan kecil pada sifat mekanik
Proses
DMLS
Bahan
Baja Tahan Karat 17-4PH atau 316L
Metode Sterilisasi
Kimia, EtO, Gamma, Plasma, Kimia, Autoklaf Uap
Pertimbangan
Permukaan matte
Daftar Bahan yang Dapat Disterilkan
3. Teknologi Manufaktur
Teknik dan proses pembuatannya juga perlu dipilih dengan cermat saat mencoba mencapai pencetakan 3D yang aman untuk makanan. Berikut dua pertimbangan dalam memilih proses pencetakan 3D yang tepat:
Teknologi Pencetakan 3D - Penting untuk memilih teknologi pencetakan 3D yang tepat untuk proyek yang sedang dikerjakan. Secara umum, mesin pemodelan deposisi leburan (FDM) akan menghasilkan komponen dengan permukaan akhir yang lebih kasar sedangkan stereolitografi (SLA) dan sintering laser selektif (SLS) dapat menghasilkan permukaan yang lebih halus. Namun, keputusan ini perlu diambil bersamaan dengan pemilihan material, desain komponen, dan penyelesaian permukaan pasca-pemrosesan, yang akan kita bahas di bagian berikutnya.
Bahan Printer 3D - Jika bahan yang dicetak dinilai aman untuk makanan dan profil permukaan dengan kehalusan yang benar tercapai, suatu bagian masih dapat ditolak klasifikasi aman untuk makanan jika mesin yang digunakan untuk mencetak bahan tersebut tidak aman untuk makanan. Contohnya adalah nozel kuningan pada mesin FDM yang mungkin mengandung sisa timbal atau pelumas yang digunakan untuk komponen mekanis yang tidak aman untuk makanan.
Video:Manufaktur Aditif di Industri Makanan (Program Pendidikan Virtual 3-A SSI, 2021)
Bergabunglah dengan Greg Paulsen saat dia memberikan pengenalan tentang berbagai proses pencetakan 3D dan penerapannya dalam industri makanan, serta kebutuhan pemrosesan makanan. Greg mengeksplorasi kekuatan pencetakan 3D sambil memberikan pandangan jujur tentang tantangan dalam cetakan yang memenuhi syarat untuk desain higienis. Ini mencakup ringkasan bahan yang dapat disterilkan serta penyelesaian permukaan baru seperti penghalusan uap kimia.
Penyelesaian Permukaan Mana yang Dapat Membuat Bagian Cetakan 3D Aman untuk Makanan?
Komponen cetakan 3D yang dibuat dengan mesin mungkin memiliki permukaan akhir dengan kekasaran yang tidak memenuhi standar kekasaran permukaan minimum 32 Ra yang ditetapkan oleh Standar Sanitasi 3-A. Untuk membantu penyelesaian permukaan mencapai kehalusan permukaan yang tidak mengandung kantong kecil untuk pertumbuhan bakteri dan mudah dibersihkan, suatu bagian dapat menjalani proses pasca seperti penyelesaian mekanis dan pelapisan permukaan.
Finishing Mekanis dan Kimia
Untuk mengurangi kekasaran permukaan bagian yang dimaksudkan untuk keperluan makanan, metode mekanis dapat digunakan untuk menghaluskan bahan tertentu. Meskipun komponen logam merespons pemolesan dengan baik, beberapa plastik dapat digiling, digulingkan, atau dikerjakan dengan mesin untuk memperbaiki permukaannya.
- Menggiling - Roda abrasif dapat digunakan untuk menghilangkan material dan menghaluskan permukaan. Namun, hal ini tidak ideal untuk geometri yang kompleks karena penggilingan hanya dapat mengakses area silinder atau planar.
- Terguling - Tumbling dapat digunakan sebagai metode menghaluskan bagian-bagian. Namun, serupa dengan penggilingan, geometri internal yang rumit tidak cocok untuk metode ini karena sudut internal dan fitur lainnya mungkin tidak dapat diakses oleh media abrasif.
- Pemesinan - Pemesinan dapat digunakan pada bagian cetakan plastik dan logam untuk menghasilkan permukaan yang halus. Meskipun ini merupakan pilihan, namun skalanya mungkin tidak praktis atau ekonomis dan sering kali tidak berfungsi dengan baik untuk komponen berdinding tipis.
- Memoles - Berbagai metode pemolesan dapat digunakan untuk menghaluskan bagian logam. Pemolesan dapat dilakukan secara manual dengan menggunakan teknik pengamplasan progresif atau melalui pemolesan elektro (untuk logam).
- Penghalusan Uap - Proses ini dapat digunakan untuk menghaluskan beberapa bagian plastik dengan cara memaparkannya pada uap pelarut. Tepi dan fitur luar akan meleleh secara kimia dan tersegel kembali sehingga menghasilkan permukaan yang lebih halus. Namun, prosesnya mungkin tidak dapat menghaluskan dan menghilangkan semua kemungkinan kekosongan atau celah internal. Pelajari lebih lanjut tentang perataan uap kimia.
Perlu dicatat bahwa dengan beberapa bahan dan proses, tidak mungkin mendapatkan permukaan akhir yang aman untuk makanan bahkan dengan proses yang disebutkan di atas. Desain produk aman pangan dimulai dari desain, bahan, dan proses pembuatan; setelah dipilih dengan tepat, penyelesaian mekanis dapat membantu produk aman pangan mencapai standar keamanan.
Pelapisan
Ketika penyelesaian mekanis tidak dapat dicapai atau tidak hemat biaya, komponen yang tidak memenuhi syarat dapat dilapisi dengan lapisan yang aman untuk makanan, sehingga memungkinkan pencetakan 3D yang aman untuk makanan. Pelapis ini dapat mencakup apa saja mulai dari epoksi food grade hingga poliuretan. Mereka secara efektif menghaluskan permukaan dengan mengisi semua celah dan rongga serta menciptakan segel kedap makanan yang aman antara bagian dan makanan. Lapisan ini harus bebas dari cacat lapisan yang umum (masalah seperti melepuh, delaminasi, dan berlubang, dan masih banyak lagi). Pelapis ini juga harus kompatibel dengan produk pembersih apa pun yang akan digunakan untuk membersihkan komponen yang sedang diservis secara berkala.
Cara Mendesain Komponen Cetakan 3D yang Aman untuk Makanan
Pencetakan 3D yang aman untuk makanan bergantung pada banyak faktor. Secara keseluruhan, bahan, desain, metode produksi, dan penerapannya akan membantu lembaga sertifikasi menentukan apakah suatu produk mematuhi semua standar keselamatan. Meskipun Xometry tidak dapat menjamin suatu produk aman untuk pangan, tim insinyur aplikasi kami dapat memberikan panduan ahli tentang bahan, prinsip desain, dan teknik manufaktur mana yang akan menempatkan Anda pada jalur terbaik untuk mencapai tingkat keamanan pangan yang diperlukan. Xometry menawarkan delapan teknologi manufaktur aditif yang berbeda melalui layanan pencetakan 3D sesuai permintaan. Untuk mempelajari lebih lanjut tentang opsi pembuatan pencetakan 3D yang aman untuk makanan, hubungi perwakilan Xometry sekarang.
Penafian
Konten yang muncul di halaman web ini hanya untuk tujuan informasi. Xometry tidak membuat pernyataan atau jaminan apa pun, baik tersurat maupun tersirat, mengenai keakuratan, kelengkapan, atau validitas informasi. Parameter kinerja apa pun, toleransi geometrik, fitur desain spesifik, kualitas dan jenis bahan, atau proses tidak boleh dianggap mewakili apa yang akan dikirimkan oleh pemasok atau produsen pihak ketiga melalui jaringan Xometry. Pembeli yang mencari penawaran suku cadang bertanggung jawab untuk menentukan persyaratan khusus untuk suku cadang tersebut. Silakan lihat syarat dan ketentuan kami untuk informasi lebih lanjut.
Greg Paulsen
Sebagai Sr. Solutions Engineer dan pemimpin Pengembangan Bisnis di Xometry, Greg Paulsen bekerja di persimpangan antara teknik dan pertumbuhan. Dia mengembangkan sumber daya desain untuk manufaktur, memberikan konsultasi mengenai proyek manufaktur khusus yang kompleks, dan membantu organisasi beralih dari prototipe ke produksi. Greg bekerja sama dengan pelanggan untuk mengidentifikasi solusi manufaktur yang tepat berdasarkan kebutuhan proyek — mulai dari prototipe bervolume rendah hingga produksi skala besar — di seluruh pemesinan CNC, manufaktur aditif, lembaran logam, pengecoran uretan, dan pencetakan injeksi.
Baca artikel lainnya oleh Greg Paulsen
