3D-Druck für Lebensmittelverpackungen: Die neue Welle der Technologie

Der 3D-Druck hat in den letzten Jahren die Lebensmittelindustrie revolutioniert. Von der Markteinführung des lang erwarteten Schokoladen-3D-Druckers von Cocoa Press bis zur fortschreitenden Industrialisierung des Lebensmitteldrucks mit Unternehmen wie Revo Foods und Steakholder Foods war es noch nie so einfach, 3D-Druck für die Herstellung von Fleisch, Fisch und Desserts zu nutzen. Doch 3D-Drucker werden nicht nur zur Herstellung von Lebensmitteln verwendet, sondern auch zur Herstellung von Teilen, die mit Lebensmitteln in Berührung kommen, wie Teller, Besteck oder sogar Verpackungen. Selbstverständlich muss ein Teil, auch wenn es mit einem 3D-Drucker hergestellt wurde, “lebensmittelsicher” sein, wenn es mit Lebensmitteln verwendet wird. Aber was bedeutet das genau? Welche sind die wichtigsten Überlegungen beim 3D-Druck? In diesem Artikel geben wir Antworten auf diese Fragen und werfen einen genauen Blick darauf, wie ein Benutzer sicherstellen kann, dass ein 3D-gedrucktes Teil lebensmittelsicher ist. Insbesondere werden wir uns auf den 3D-Druck von Polymeren konzentrieren, da Kunststoffe oft zugänglicher sind als Keramik oder Metalle, insbesondere im nicht-industriellen 3D-Druck.

Der Begriff “lebensmittelsicher” bezeichnet allgemein den Status eines Materials, das den direkten Kontakt mit Lebensmitteln ermöglichen soll. Ein lebensmittelsicheres Material erfüllt bestimmte Anforderungen, die vom beabsichtigten Gebrauch abhängen und keine Gefahr für die Lebensmittelsicherheit darstellen. Die genauen Vorschriften variieren je nach Land. In den USA stammen beispielsweise die Vorschriften für lebensmittelsichere Materialien und Verfahren von der U.S. Food and Drug Administration (FDA). Konkret handelt es sich um den FDA-Code der Bundesvorschriften Titel 21 (CFR 21), der die Substanzen abdeckt, die für Einweg- und Mehrwegteile verwendet werden können. In der EU fallen lebensmittelsichere Polymermaterialien und -artikel unter die Richtlinien 10/2011.

Um als lebensmittelsicher zu gelten, muss ein Teil einige Merkmale aufweisen: Es darf keine schädlichen Substanzen auslaugen, keine Farben, Gerüche oder Geschmacksstoffe abgeben, es muss unter normalen Gebrauchsbedingungen sicher sein und langlebig, korrosionsbeständig und nicht saugfähig sein. Darüber hinaus muss es das Gewicht haben, um wiederholtes Waschen standzuhalten, eine glatte, leicht zu reinigende Oberfläche ohne Unterbrechungen und scharfe innere Winkel aufweisen und vor allem gegen Lochfraß, Absplitterungen, Kratzer, Verformungen und Zersetzung beständig sein. Diese Richtlinien müssen also von jedem befolgt werden, der 3D-Druck für Teile verwenden möchte, die mit Lebensmitteln in Berührung kommen.

Ein Material, das als lebensmittelsicher gilt, ist oft mit einem universellen Symbol gekennzeichnet.

Um jedoch sicherzustellen, dass ein 3D-Druckteil lebensmittelsicher ist, ist die Wahl des Materials einer der wichtigsten Faktoren. Dies gilt insbesondere für Kunststoffe, da in den letzten Jahren Bedenken geäußert wurden, dass diese Materialfamilie chemische Substanzen in Lebensmittel abgeben könnte, ganz zu schweigen von der Debatte über Mikroplastik im Körper. Es gibt jedoch eine Reihe von Polymeren, die verwendet werden können. Das am häufigsten verwendete Polymer im 3D-Druck zu Hause ist zweifellos PLA. Das Material zeichnet sich durch seine einfache Druckbarkeit und seine Biologische Abbaubarkeit aus. Aber kann es mit Lebensmitteln in Kontakt kommen?

Nun, eine einfache Antwort gibt es nicht. Technisch gesehen ist reines PLA ohne Farbe oder andere Zusatzstoffe laut FDA lebensmittelsicher. Wenn PLA jedoch gefärbt ist, können diese Zusatzstoffe Chemikalien abgeben und es somit nicht mehr lebensmittelsicher machen. Es gibt auch andere Faktoren, die es weniger geeignet machen. Besonders zu erwähnen ist der niedrige Schmelzpunkt des Materials, der es ungeeignet für Teile macht, die Hitze ausgesetzt werden können (zum Beispiel eine Kaffeetasse oder etwas, das für die Mikrowelle gedacht ist). Das bedeutet auch, dass es nicht in die Spülmaschine gestellt werden kann und nicht ordnungsgemäß gewaschen werden kann, wodurch das Teil möglicherweise zur Einwegverwendung bestimmt ist, um bakterielle Kontamination zu vermeiden. Diese Faktoren machen PLA zu einem nicht unbedingt idealen Material für Lebensmittel, auch wenn es von der FDA als sicheres Material eingestuft ist.

Natürlich ist PLA nicht das einzige Material, das als lebensmittelsicher angesehen werden kann. Zu den auf der FDA-Liste der lebensmittelsicheren Polymere aufgeführten Materialien gehören Polypropylen, PETG (PET ist das Material, das für Plastikflaschen verwendet wird, wobei PETG wie PLA nur dann lebensmittelsicher ist, wenn zusätzliche Inhaltsstoffe wie Farbe nicht im Filament enthalten sind), PA11, PA12 und Silikon. Darüber hinaus haben viele Materialhersteller wie BASF und igus ihre eigenen lebensmittelsicheren Materialreihen, die alle Bedingungen erfüllen. Natürlich bedeutet die Tatsache, dass ein Material lebensmittelsicher ist, nicht automatisch, dass das resultierende Teil es auch ist. Das hängt auch von dem verwendeten Herstellungsprozess ab.

Wie gewährleistet man einen lebensmittelsicheren 3D-Druck? Wie bereits erwähnt, sind Materialien nur der erste Schritt, um einen lebensmittelsicheren 3D-Druck zu gewährleisten. Selbst wenn FDA-zugelassene Materialien verwendet werden, kann der 3D-Druckprozess selbst das Teil kontaminieren und dazu führen, dass es nicht mehr als lebensmittelsicher gilt. Betrachten wir, wie sich der Einsatz von FDM-, SLS- oder Harz-3D-Druck auf das endgültige Teil auswirken kann.

Der FDM-3D-Druck ist heute immer noch der beliebteste Prozess und wahrscheinlich derjenige, den wir am ehesten bei der Herstellung von Teilen sehen werden, die mit Lebensmitteln in Kontakt kommen können. Aber der Prozess selbst ist nicht unbedingt lebensmittelsicher. Aus diesem Grund sollten bestimmte Überlegungen berücksichtigt werden.

Zunächst einmal haben die meisten 3D-Drucker eine Messingdüse. Aber bei einigen wurde festgestellt, dass sie geringe Mengen Blei enthalten. Die sicherste

FAQ:

Frage: Was bedeutet “lebensmittelsicher” im Zusammenhang mit dem 3D-Druck?
Antwort: “Lebensmittelsicher” bezeichnet den Status eines Materials, das den direkten Kontakt mit Lebensmitteln ermöglichen soll, ohne eine Gefahr für die Lebensmittelsicherheit darzustellen.

Frage: Welche Anforderungen muss ein lebensmittelsicheres Teil erfüllen?
Antwort: Ein lebensmittelsicheres Teil darf keine schädlichen Substanzen auslaugen, keine Farben, Gerüche oder Geschmacksstoffe abgeben und muss unter normalen Gebrauchsbedingungen sicher, langlebig, korrosionsbeständig und nicht saugfähig sein. Es muss auch leicht zu reinigen sein und gegen Lochfraß, Absplitterungen, Kratzer und Zersetzung beständig sein.

Frage: Welche regulatorischen Vorschriften gelten für lebensmittelsichere Materialien?
Antwort: In den USA stammen die Vorschriften von der U.S. Food and Drug Administration (FDA) und sind im FDA-Code der Bundesvorschriften Titel 21 (CFR 21) enthalten. In der EU fallen lebensmittelsichere Polymermaterialien und -artikel unter die Richtlinien 10/2011.

Frage: Welche Materialien gelten als lebensmittelsicher?
Antwort: Neben PLA können auch Polypropylen, PETG, PA11, PA12 und Silikon als lebensmittelsichere Materialien verwendet werden. Einige Materialhersteller haben auch eigene lebensmittelsichere Materialreihen entwickelt.

Frage: Kann jedes 3D-gedruckte Teil, das mit lebensmittelsicheren Materialien hergestellt wurde, als lebensmittelsicher betrachtet werden?
Antwort: Nein, der Herstellungsprozess selbst kann das Teil kontaminieren und dazu führen, dass es nicht mehr als lebensmittelsicher gilt. Es sind zusätzliche Maßnahmen erforderlich, um lebensmittelsicheren 3D-Druck zu gewährleisten.

Frage: Welche Überlegungen sollten beim FDM-3D-Druck für lebensmittelsichere Teile berücksichtigt werden?
Antwort: Man sollte darauf achten, dass die verwendete Düse keine schädlichen Substanzen enthält. Zusätzliche Schritte wie eine gründliche Reinigung des Teils nach dem Druck und eine ordnungsgemäße Lagerung können ebenfalls wichtig sein.

Frage: Gibt es weitere 3D-Druckverfahren, die für lebensmittelsichere Teile geeignet sind?
Antwort: Ja, auch SLS- und Harz-3D-Druck können für lebensmittelsichere Teile verwendet werden. Auch hier sind jedoch zusätzliche Maßnahmen zur Sicherstellung der Lebensmittelsicherheit erforderlich.

Weitere Informationen zu lebensmittelsicherem 3D-Druck finden Sie unter link name.