Lebensmittelechte Beschichtungen & Dichtungen für 3D-gedruckte Teile

3D-Druck ermöglicht Designer die Herstellung einzigartiger Komponenten und komplexer Formen, die mit herkömmlichen Fertigungsverfahren entweder zu teuer oder unmöglich wären. Viele lebensmittelbezogene Anwendungen profitieren von diesen Vorteilen.

Um 3D-gedruckte Komponenten in lebensmittelkontaktierten Artikeln einzusetzen, müssen Sie jedoch die lebensmittelrechtlichen Vorschriften und Praktiken kennen.

Dieses Wissen hilft Ihnen, die Anreicherung giftiger Chemikalien und gefährlicher Bakterien zu vermeiden. Lesen Sie weiter, um zu erfahren, wie Sie 3D-Druckobjekte lebensmittelsicher machen.

Was ist eine lebensmittelechte Beschichtung für 3D-Drucke?

Beim 3D-Druck kann eine Vielzahl lebensmittelsicherer Materialien verwendet werden – die Auswahl wächst stetig mit neuen druckbaren Werkstoffen.

Eine lebensmittelechte Beschichtung ist entscheidend für die Herstellung dieser 3D-Modelle, um sicherzustellen, dass die damit in Kontakt kommenden Lebensmittel unbedenklich bleiben.

Die Herstellung dieser Beschichtungen erfolgt durch Auftragen einer Flüssigkeit oder eines Pulvers auf die Produktoberfläche, um zusätzliche Eigenschaften zu verleihen.

Bestimmte Materialtypen werden häufig für die Fertigung dreidimensionaler Objekte eingesetzt. Dazu zählen Polymere, wobei PLA am weitesten verbreitet ist.

Bei der Materialwahl für Ihren Drucker sind mehrere Aspekte zu beachten. Zunächst sollten Sie ungiftige Materialien für Lebensmittelbehälter verwenden. PET oder PETG eignen sich hierfür ideal. Für nicht lebensmittelkontaktierte Funktionsteile kann günstiges Nylon verwendet werden.

Wie macht man 3D-Drucke lebensmittelsicher? [Lebensmittelsicherheit]

Lebensmittelsicherer 3D-Druck mag zunächst anspruchsvoll erscheinen. Mit dem richtigen Know-how ist es jedoch ein gut beherrschbarer Prozess.

Folgende Punkte sind entscheidend für die Lebensmittelsicherheit Ihrer gedruckten Objekte:

• Zertifiziertes lebensmittelsicheres Filament verwenden
• Stahldüse an einem All-Metal-Hotend einsetzen
• Hotend gründlich reinigen
• Auf Capricorn-PTFE-Schlauch oder Direct-Drive-Extruder umrüsten
• Lebensmittelechte Oberflächenbeschichtung auftragen (Epoxidharz)
• 100 % Infill und reduzierte Schichthöhen zur Minimierung von Lücken

Lassen Sie uns jeden Punkt im Detail betrachten.

Zertifiziertes lebensmittelsicheres Filament verwenden

Für Lebensmittelsicherheit sollten Sie ein zertifiziertes Filament mit Sicherheitsdatenblatt (SDS/MSDS) verwenden, das die FDA-Konformität bestätigt.

Nicht alle Filamente sind gleich. Obwohl PETG und PLA (außer PLA Army Green) oft als lebensmittelsicherer als ABS oder Nylon gelten, sind sie ohne Zertifizierung nicht für Lebensmittelkontakt geeignet.

Overture Clear PETG Filament (bei Amazon prüfen) ist eine gute Wahl, da es keine Farbzusätze enthält, die das Filament verunreinigen könnten. Obwohl nicht FDA-zertifiziert, wird es als lebensmittelsicher eingestuft.

Hersteller fügen Filamenten häufig Pigmente oder chemische Additive zur Erhöhung von Festigkeit, Haltbarkeit oder Flexibilität hinzu. PLA+ ist ein Beispiel dafür. Für lebensmittelsichere 3D-Objekte sollten Sie naturbelassenes PLA ohne chemische oder farbliche Zusätze verwenden.

eSun Natural PLA 1 kg Filament bei Amazon ist ein guter Startpunkt. Der Markt bietet weitere lebensmittelsichere Filamente – neben Amazon auch bei Filaments.ca und anderen Händlern.

Taulman Nylon 680 ist ein Premium-Nylon-Filament für FDM-3D-Druck, das FDA-zertifiziert ist. Es hat hervorragende Bewertungen und ist die beste Lösung für mechanische Teile, die hoher Beanspruchung standhalten müssen.

Nylon 680 eignet sich auch für den 3D-Druck von Tassen und Bechern. Nylon hält hohen Temperaturen stand und ist dafür ideal.

Stahldüse an einem All-Metal-Hotend verwenden

Die meisten preisgünstigen 3D-Drucker wie der Creality Ender 3 (bei Amazon prüfen) werden mit einer Messingdüse ausgeliefert und besitzen kein All-Metal-Hotend.

Messingdüsen können Blei enthalten, das bei Aufnahme gesundheitsschädlich ist. Für die Lebensmittelsicherheit Ihrer 3D-Drucke empfehle ich dringend den Wechsel auf eine Edelstahldüse und die Nutzung eines All-Metal-Hotends.

Das MicroSwiss All-Metal-Hotend-Kit eignet sich für verschiedene 3D-Drucker, darunter Ender 3, CR-10 (bei Amazon prüfen) u. a.

Hotend reinigen

Ein sauberes Hotend sollte Standardpraxis für alle 3D-Drucke sein, nicht nur für lebensmittelkontaktierte.

Es empfiehlt sich, das Hotend mit einer Kontaktbürste ca. 3–4 Minuten zu polieren, bis es sauber und frei von Filamentresten oder sichtbarem Schmutz ist.

Das OriGlam 3-teilige Mini-Drahtbürsten-Set (bei Amazon prüfen) enthält Stahl-, Nylon- und Messingbürsten. Wir empfehlen die Messingbürste für die Hotend-Reinigung. Heizen Sie die Düse auf Ihre normale Drucktemperatur auf, um das Filament aufzuweichen.

Einige schlagen vor, stattdessen eine Heißluftpistole zu verwenden, um Materialien in der Nähe des Hotends nicht zu beschädigen. Amazons Seekone Heißluftpistole funktioniert gut.

Auf Capricorn-PTFE-Schlauch oder Direct-Drive-Extruder umrüsten

Die meisten 3D-Druck-Experten raten zum Drucken ohne PTFE-Schläuche. Grund: Teflon (PTFE) kann bei sehr hohen Drucktemperaturen zwischen 240 °C und 260 °C zersetzen.

Sie sollten den PTFE-Schlauch in Ihrem 3D-Drucker prüfen, ob er verformt oder geschmolzen ist.

Wir empfehlen, den Standard-PTFE-Schlauch durch Amazons Capricorn-PTFE-Schlauch zu ersetzen, der aktualisierte Drucker-Anschlüsse und einen Schlauschneider enthält.

Diese Schläuche haben eine deutlich bessere Hitzebeständigkeit und verschleißen nicht so schnell wie Standard-PTFE-Schläuche.

Sie werden langfristig weit weniger Probleme haben, was weniger Wartung bedeutet.

Alternativ können Sie ein Direct-Drive-Extrusionssystem nutzen, das keinen PTFE-Schlauch benötigt, um die Lebensmittelsicherheit Ihres 3D-Druckers zu gewährleisten.

Lebensmittelechte Oberflächenbeschichtung auftragen (Epoxidharz)

Eine der besten Methoden, Teile lebensmittelsicher zu machen, ist die Behandlung mit einer lebensmittelechten Beschichtung wie Epoxidharz. Amazons Alumilite Amazing Clear Cast ist ein Top-Produkt mit 4,7/5,0 Sternen und vielen positiven Bewertungen.

Das Produkt wurde erfolgreich für lebensmittelsicheren 3D-Druck eingesetzt. Es ist ein zweiteiliges, transparentes Beschichtungs- & Gießharz, das im 1:1-Verhältnis gemischt wird.

Der Standardprozess: Zuerst das Objekt schleifen, um Fäden oder Schmutz zu entfernen, dann gleich große Mengen Harz und Härter mischen. Den Druck damit beschichten und 3–4 Tage aushärten lassen. Vor Verwendung sicherstellen, dass das Harz vollständig ausgehärtet ist.

100 % Infill zur Reduzierung von Lücken durch verringerte Schichthöhen

Nutzen Sie Slicer-Einstellungen, um lebensmittelsichere 3D-gedruckte Produkte zu erstellen. Das Hauptziel ist die Minimierung von Lücken oder Rissen, die Bakterien beherbergen könnten.

Beginnen Sie mit einer Schichthöhe von 0,4 mm statt der üblichen 0,2 mm (gegenintuitiv, aber dickere Schichten = weniger Schichten = weniger potentielle Lücken zwischen den Schichten).

Zusätzlich können Sie Lücken durch höhere Infill-Werte schließen, wo es sinnvoll ist. Ausreichende Ober-/Unterschicht-Dicke und Wandstärke ergeben lebensmittelsichere Versionen ohne Lücken oder Löcher.

Eine Erhöhung der Flussrate (Flow Rate) erhöht das extrudierte Material, erzeugt überlappende Schichten und resultiert in einem noch wasserdichteren, stabileren 3D-Druck ohne Lücken.

Wie versiegelt man PLA lebensmittelsicher?

Die beste Wahl, um Partikelmigration und Bakterienwachstum zu minimieren, ist das Tauchbeschichten (Dip Coating) des 3D-Drucks. Sie können Polyurethanharz oder lebensmittelechtes Epoxidharz verwenden, um die Druckoberfläche zu versiegeln.

Dazu gehören ArtResin, Masterbonds EP42HT-2FG oder ein FDA-zugelassenes PTFE (oft als Teflon® bezeichnet) zur Oberflächenversiegelung.

Die Beschichtung garantiert jedoch keine dauerhafte Lebensmittelsicherheit. Nicht alle Beschichtungen sind spülmaschinenfest und können sich im Laufe der Zeit zersetzen, wodurch die darunterliegende, möglicherweise unsichere Oberfläche freigelegt wird.

Welches Epoxidharz ist lebensmittelsicher?

Sie können PLA lebensmittelsicher machen, indem Sie es mit einem FDA-zugelassenen Epoxidharz beschichten, wie Polyurethan (ein gängiges Material für Plastikflaschen und klassische Lebensmittelbehälter), das in jedem Bastelladen erhältlich ist.

Der beste Weg, PLA lebensmittelsicher zu machen, ist die Beschichtung mit lebensmittelechtem Epoxidharz. PLA hat jedoch Nachteile: geringere Festigkeit und geringe Hitzebeständigkeit.

Während Sie solche Harze lokal finden können, gibt es auch ausgezeichnete Online-Alternativen.

Die ideale lebensmittelsichere Beschichtung für 3D-Drucke ist ein lebensmittelechtes Epoxidharz, das die Schichtlinien Ihres Modells abdeckt. Eine weitere Möglichkeit ist das Auftragen von lebensmittelechtem Silikon auf das Modell.

Gibt es lebensmittelechtes Harz?

Sie haben sicher schon beeindruckende Arbeitsplatten, Esstische und Küchenutensilien mit Oberflächen gesehen, die aussehen, als seien sie mit einem Farbozean bespritzt worden.

Ein synthetisches Harz, hauptsächlich als Klebstoffkomponente eingesetzt, ist das Geheimnis dahinter. Ausgehärtete Harze wie ZDSticky und ArtResin bieten ein ideales lebensmittelechtes Epoxidharz.

Diese Harze sind FDA-zugelassen und enthalten keine flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs). Damit eignen sie sich hervorragend für die Behandlung von Holzoberflächen oder Küchenarbeitsplatten.

Das bedeutet: Wenn das ausgehärtete Harz verwendet wird, gelangen keine schädlichen Chemikalien in die Lebensmittel, mit denen es in Kontakt kommt.

Fazit

Nutzer können nun dank 3D-Druck funktionale Küchengeräte einfach zu Hause herstellen.

Das größte Problem bei 3D-gedruckten Objekten ist die Lebensmittelsicherheit, da selbst die feinsten Drucke mikroskopische Risse und Spalten aufweisen, in denen sich Bakterien ansammeln und vermehren können.

Wenn Sie 3D-Druckobjekte entwerfen, die mit Lebensmitteln in Kontakt kommen – schauen Sie nicht weiter als diese vollständige Liste dessen, was Sie beachten müssen, um während des Druckprozesses Lebensmittelsicherheit zu gewährleisten.