Impressão 3D segura para alimentos:dicas de design, materiais e acabamentos

Ao longo da última década, as tecnologias de impressão 3D cresceram com muita sofisticação, permitindo a produção de peças consistentes, duráveis ​​e até complexas que estão no mesmo nível dos métodos tradicionais de fabricação.

Um número crescente de indústrias emprega a impressão 3D para sua fabricação. Uma delas é a indústria alimentícia, que emprega amplamente a impressão 3D em muitas aplicações. No entanto, existem preocupações com a aplicação da tecnologia na indústria alimentícia devido a regulamentações rígidas que devem ser observadas na fabricação de embalagens para alimentos, utensílios de cozinha/cozinha e até peças de reposição para os equipamentos de produção.

Fatores a serem considerados para impressão 3D segura para alimentos

Seguro para alimentos implica que um item atendeu aos requisitos de uso pretendido e não gerará um risco à segurança alimentar. Os regulamentos alimentares da UE aplicam-se a todas as fases de produção, processamento e distribuição de alimentos e rações. O Regulamento Europeu EC 1935/2004 fornece as diretrizes para materiais e objetos destinados ao contato com alimentos com o objetivo de prevenir a contaminação.

Geralmente, há três fatores a serem considerados para peças 3D seguras para alimentos:design da peça, materiais usados ​​e tratamentos pós-processamento.

Design de peça segura para alimentos

O seguinte deve ser considerado ao projetar superfícies de produtos para tornar as peças seguras para alimentos:

• Rebaixos e fendas: A superfície deve ser projetada com total eliminação de rebaixos ou fendas em suas superfícies. Onde esses recursos não puderem ser evitados com base na função, deve haver fácil acesso a essas áreas quando a peça ou o produto for desmontado para permitir a limpeza adequada.
• Extremidades do filete: As arestas devem ter filetes de raio maiores sempre que possível, e os cantos devem ser bem arredondados em vez de afiados.
• Robustez: As peças devem ser projetadas com total consideração do ambiente operacional, aplicação pretendida e propriedades do material para garantir que resistam a falhas em serviço.

Materiais de impressão 3D seguros para alimentos

Muitos materiais seguros para alimentos são identificados por meio de certificações apropriadas após testes completos. Alguns materiais, como PETG e PP, são conhecidos por serem inerentemente seguros para alimentos. A aplicação também deve ser considerada na escolha de um material. Por exemplo, o PLA é seguro para alimentos, mas derreterá se usado em aplicações quentes, como xícaras de chá ou lava-louças.

Abaixo estão algumas das propriedades a serem consideradas ao escolher um material de impressão 3D seguro para alimentos:

• Não absorvente: O pós-processamento, como polimento ou revestimento, geralmente é necessário para obter uma superfície não porosa.
• Resistência a arranhões/pontuações: Os materiais escolhidos devem ser resistentes a arranhões e ao desgaste.
• Não transmite cores ou sabor e não é tóxico: Todos os materiais seguros para alimentos devem ser inertes aos alimentos. É preferível utilizar filamentos naturais sem adição de corantes. A Folha de Dados de Segurança do Material (MSDS) de qualquer material deve sempre ser usada antes da introdução do material.

Esterilização

A esterilização pode ser um passo extra para tornar os materiais seguros para alimentos ainda mais seguros. Isso pode ser feito através de vários meios, como calor, uso de produtos químicos, irradiação, alta pressão e filtração. No entanto, nem todos os materiais podem ser esterilizados.

Os cinco tipos de esterilização abordados aqui são:

• Gás de óxido de etileno (EtO)
• Plasma de gás de peróxido de hidrogênio
• Radiação gama
• Autoclave
• Flash autoclave

Materiais seguros para alimentos com tecnologias de impressão 3D adequadas

tecnologia de impressão 3D	Materiais	Técnica de esterilização adequada
SLS / MJF	Nylon PA 11 e Nylon PA 12	EtO, radiação gama, plasma de gás e autoclave
SLS / MJF	Polipropileno	Autoclave
FDM	ABS M30	EtO, radiação gama
FDM	PC – ISO	EtO, radiação gama
FDM	ULTEM 1010 / ULTEM 9085	EtO, radiação gama, autoclave
FDM	PETG	EtO
DLS de carbono	CE 221, EPX 82, RPU 70	Irradiação, EtO, radiação gama, autoclave
DLS de carbono	FPU 50, EPU 40, SIL 30	Irradiação, radiação gama
DMLS	Aço inoxidável 17,4 e aço inoxidável 316L	EtO, radiação gama, plasma de gás, Autoclave
SLA	Verdadeiro Silicone	Irradiação, EtO, Autoclave

Processo de impressão 3D seguro para alimentos

Existem diferentes tecnologias de impressão 3D disponíveis para diferentes materiais, sejam eles plásticos, flexíveis ou metálicos. O processo de impressão 3D envolve tanto a tecnologia quanto os materiais da impressora. Ambos devem ser considerados antes de escolher o processo de impressão 3D correto.

tecnologia de impressão 3D

A impressão 3D de estereolitografia (SLA) produz peças com a mais alta resolução, precisão e acabamento de superfície mais suave entre todas as tecnologias de impressão 3D. A SLA usa resinas, que não são seguras para alimentos. Revestimentos podem ser usados ​​para selar as peças posteriormente para evitar o acúmulo de bactérias. No entanto, os revestimentos se desgastam com o tempo. A impressão SLA permite a impressão de cerâmica, que é considerada o material mais seguro para alimentos.

A peculiaridade da impressão FDM deixa fendas muito estreitas entre as camadas. No entanto, esta tecnologia de impressão não é conhecida por produzir superfícies lisas. Para segurança alimentar a longo prazo, as superfícies das peças produzidas por esta tecnologia precisam ser lisas. Um revestimento seguro para alimentos ainda pode ser aplicado posteriormente.

Para impressão SLS e MJF, as peças podem ser impressas com um tipo de Nylon PA 12 de grau alimentício para obter peças de alta qualidade. De qualquer forma, os revestimentos seguros para alimentos são altamente recomendados para evitar a porosidade das peças.

Material da impressora 3D

Materiais de impressora 3D inseguros, ou seja, os materiais a partir dos quais a própria impressora 3D é fabricada, podem resultar em peças contaminadas mesmo quando são usados ​​materiais certificados para alimentos seguros. É importante que todas as partes da impressora diretamente envolvidas na impressão sejam certificadas como seguras para alimentos.

Para impressoras FDM, os bicos de latão podem conter chumbo, que contamina a peça impressa. A substituição desses bicos por aço inoxidável torna a impressão mais segura. Portanto, é importante que os materiais da impressora sejam cuidadosamente avaliados para garantir que eles próprios sejam seguros para alimentos antes de imprimir qualquer parte com eles.

Tratamentos pós-processamento seguros para alimentos

Conforme discutido acima, muitas peças impressas em 3D requerem tratamentos pós-processamento antes que possam ser consideradas seguras para alimentos. Os processos de acabamento e revestimento podem ser aplicados a peças impressas em 3D para obter uma superfície lisa e livre de fendas ou vazios.

Finalizando

Estes incluem processos destinados a produzir superfícies lisas e uniformes. Existem diferentes processos de acabamento, que podem ser mecânicos ou químicos. A seguir estão os processos de acabamento que podem ser usados:

• Polimento com tambor: Para peças que contenham uma alta porcentagem de pó metálico misturado, o tambor é uma maneira eficaz de polir. A suavidade das impressões metálicas pode ser aumentada exponencialmente em apenas uma hora de polimento. Os resultados melhoram com um polimento mais prolongado
• Suavização de vapor: Este método é rápido e eficaz. O tipo de vapor utilizado depende do material da peça impressa. Este processo pode ser facilmente automatizado. No entanto, em alguns casos, pode diminuir a resistência das peças impressas
• Lixamento: Esta é uma das formas mais simples de alisamento. Envolve o uso de lixa. Isso pode remover a maioria das imperfeições e ocultar as linhas da camada. Como o lixamento depende do atrito, o calor gerado pode deformar as peças. O lixamento úmido é, portanto, preferível
• Usinagem: Este processo é ainda mais popular com metais do que com plásticos. No entanto, eles geralmente não são econômicos e impraticáveis ​​para peças com paredes finas.

Revestimentos

O uso de revestimentos é uma maneira eficaz de obter superfícies lisas. O revestimento na forma de selantes também veda materiais não qualificados, como resinas usadas na impressão SLA. Revestimentos comumente usados ​​são epóxis. Como o revestimento aumenta a espessura da peça, deve ser considerado ao projetar a peça.

Conclusão

A impressão 3D na indústria alimentícia pode reduzir o custo e o tempo necessários para colocar os produtos no mercado. No entanto, a segurança alimentar é primordial para as peças do produto. Embora a maioria das impressoras 3D não produza as superfícies lisas necessárias, os pós-processos podem melhorar a suavidade das peças. A aplicação de revestimentos nas peças é a melhor forma de obter uma superfície lisa e também criar uma vedação entre a peça e o alimento.

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