Garantir a Segurança Alimentar na Impressão 3D: Dicas de Design, Materiais e Acabamentos

Na última década, as tecnologias de impressão 3D cresceram com muita sofisticação, permitindo a produção de peças consistentes, duráveis e até complexas que estão ao nível dos seus homólogos dos métodos de fabrico tradicionais.

Um número crescente de indústrias emprega a impressão 3D para o seu fabrico. Uma delas é a indústria alimentar, que utiliza vastamente a impressão 3D em muitas aplicações. No entanto, existem preocupações sobre a aplicação da tecnologia na indústria alimentar devido a regulamentos rigorosos que devem ser cumpridos no fabrico de embalagens para alimentos, utensílios de cozinha e até peças sobressalentes para equipamentos de produção.

Fatores a considerar para impressão 3D segura para alimentos

Seguro para alimentos implica que um item cumpriu os requisitos de uso pretendido e não gerará um perigo de segurança alimentar. Os regulamentos alimentares da UE aplicam-se a todas as etapas de produção, processamento e distribuição de alimentos e rações. O Regulamento Europeu CE 1935/2004 fornece as diretrizes para materiais e objetos destinados a contacto com alimentos, com o objetivo de prevenir contaminação.

Geralmente, existem três fatores a considerar para peças 3D seguras para alimentos: design da peça, materiais utilizados e tratamentos de pós-processamento.

Design de peça seguro para alimentos

O seguinte deve ser considerado ao desenhar superfícies de produto para tornar as peças seguras para alimentos:

• Recortes e fendas: A superfície deve ser desenhada com eliminação completa de recortes ou fendas nas suas superfícies. Onde estas características não puderem ser evitadas com base na função, deve haver fácil acesso a estas áreas quando a peça ou produto é desmontado para permitir limpeza adequada.
• Arestas arredondadas (fillets): As arestas devem ter raios de fillet maiores sempre que possível, e os cantos devem ser bem arredondados em vez de afiados.
• Robustez: As peças devem ser desenhadas com total consideração do ambiente operacional, aplicação pretendida e propriedades do material para garantir que suportam a degradação em serviço.

Materiais de impressão 3D seguros para alimentos

Muitos materiais seguros para alimentos são identificados através de certificações apropriadas após testes rigorosos. Alguns materiais, como PETG e PP, são conhecidos por serem inerentemente seguros para alimentos. A aplicação também deve ser considerada ao escolher um material. Por exemplo, o PLA é seguro para alimentos, mas derreterá se usado em aplicações quentes como chávenas de chá ou máquinas de lavar louça.

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

• Não absorvente: Pós-processamento, como polimento ou revestimento, é frequentemente necessário para dar uma superfície não porosa.
• Resistência a riscos/marcas: Os materiais escolhidos devem ser resistentes a riscos e desgaste.
• Não transmite cores ou sabor e é não tóxico: Todos os materiais seguros para alimentos devem ser inertes ao alimento. É preferível usar filamentos naturais sem coloração adicionada. A Ficha de Dados de Segurança do Material (MSDS) de qualquer material deve ser sempre consultada antes de introduzir o material.

Esterilização

A esterilização pode ser um passo extra para tornar materiais seguros para alimentos ainda mais seguros. Pode ser feita 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 óxido de etileno (EtO)
• Plasma de gás peróxido de hidrogénio
• Radiação gama
• Autoclave
• Autoclave flash

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
Carbon DLS	CE 221, EPX 82, RPU 70	Irradiação, EtO, radiação gama, autoclave
Carbon DLS	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	Silicone Verdadeiro	Irradiação, EtO, Autoclave

Processo de impressão 3D seguro para alimentos

Existem diferentes tecnologias de impressão 3D disponíveis para diferentes materiais, seja plástico, flexível ou metal. 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 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 depois para prevenir a acumulação de bactérias. No entanto, os revestimentos desgastam-se com o tempo. A impressão SLA permite a impressão de cerâmica, que é considerada o material mais seguro para alimentos.

A particularidade 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 pode ainda ser aplicado posteriormente.

Para impressão SLS e MJF, as peças podem ser impressas com um tipo de Nylon PA 12 de qualidade alimentar para obter peças de altíssima qualidade. Revestimentos seguros para alimentos são, de qualquer forma, 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 materiais certificados como seguros para alimentos são usados. 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. Substituir estes bicos por aço inoxidável torna a impressão mais segura. Portanto, é importante que os materiais da impressora sejam minuciosamente avaliados para garantir que são eles próprios seguros para alimentos antes de imprimir qualquer peça com eles.

Tratamentos de pós-processamento seguros para alimentos

Como discutido acima, muitas peças impressas em 3D requerem tratamentos de pós-processamento antes de poderem ser consideradas seguras para alimentos. Processos de acabamento e revestimento podem ser aplicados a peças impressas em 3D para alcançar uma superfície lisa livre de fendas ou vazios.

Acabamento

Estes incluem processos destinados a produzir superfícies lisas e uniformes. Existem diferentes processos de acabamento, que podem ser mecânicos ou químicos. Os seguintes são processos de acabamento que podem ser usados:

• Polimento por vibração (tumble): Para peças contendo alta percentagem de pó metálico misturado, a vibração é uma forma eficaz de polir. A suavidade de impressões metálicas pode ser exponencialmente aumentada em apenas uma hora de polimento. Os resultados melhoram com polimento mais prolongado.
• Alisamento a vapor: Este método é rápido e eficaz. O tipo de vapor usado 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 suavizar. Envolve o uso de lixa. Pode remover a maioria das imperfeições e esconder as linhas de camada. Como o lixamento depende de atrito, o calor gerado poderia deformar as peças. Lixamento húmido é, portanto, preferível.
• Maquinação: Este processo é ainda mais popular com metais do que plásticos. No entanto, muitas vezes não são económicos e impraticáveis para peças com paredes finas.

Revestimentos

O uso de revestimentos é uma forma eficaz de alcançar superfícies lisas. O revestimento na forma de selantes também sela materiais não qualificados, como resinas usadas na impressão SLA. Revestimentos comumente usados são epóxis. Como o revestimento adiciona espessura à peça, deve ser considerado ao desenhar a peça.

Conclusão

A impressão 3D na indústria alimentar pode reduzir o custo e o tempo necessários para levar produtos ao mercado. No entanto, a segurança alimentar é primordial para peças de produtos. 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 alcançar uma superfície lisa e também criar um selo entre a peça e o alimento.

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