Les plastiques sont depuis longtemps un matériau de prédilection pour l’industrie alimentaire.
Les plastiques sont bon marché, faciles à fabriquer en grande quantité, ils sont étanches (bien pour garder vos livres universitaires à l’abri de vos sandwichs détrempés) et faciles à nettoyer.
Mais ces avantages restent vrais en grande partie pour les produits moulés qui sont en fait la majorité des articles en plastique. Si vous souhaitez obtenir les mêmes avantages en utilisant l’impression 3D, nous avons une série de conseils pour vous aider à maintenir les normes de vos impressions 3D à un niveau de qualité alimentaire.
Alors, comment pouvons-nous rendre une pièce imprimée en couches plus semblable à son homologue moulé monolithique ?
Trois aspects des plastiques sans danger pour les aliments
Selon les normes sanitaires 3-A, trois domaines principaux affectent la qualité de la sécurité alimentaire des pièces en plastique. Ce sont la conception elle-même, les matériaux utilisés et enfin le processus de fabrication lui-même.
Conception
Lors de la conception d’un récipient alimentaire ou d’un autre article alimentaire en plastique, il est tenu compte de la question de savoir si l’article en plastique est une surface de contact avec le produit ou une surface de contact sans produit. Ces descriptions sont explicites. La nourriture est soit en contact avec l’article, soit elle ne l’est pas.
Naturellement, les experts en sécurité alimentaire s’intéressent aux surfaces en contact avec les aliments.
Dans le cadre de la conception, le groupe 3-A recommande les étapes suivantes pour s’assurer qu’une pièce en plastique en contact avec les aliments est sans danger.
Libre de vides – Les vides sont courants dans les pièces imprimées en 3D. Des vides microscopiques à la surface entre les pistes de filaments aux vides fonctionnels réels. Dans le cas de vides induits par le processus tels que ceux trouvés dans les impressions FFF, un usinage ou des revêtements peuvent être utilisés pour lisser/remplir la surface. Pour les vides fonctionnels, ils sont autorisés mais ils doivent être faciles d’accès pour le nettoyage.
Coins lisses – Les coins pointus sont difficiles à nettoyer (ils sont aussi moches). Lissez ces angles vifs en les transformant en filets !
Robustesse – Les pièces de qualité alimentaire doivent être suffisamment robustes pour résister à l’application prévue sans se casser. Les fractures dans la pièce sont des vides et peuvent donc fournir une région pour la formation de bactéries. Naturellement, les pièces imprimées en 3D (en particulier les pièces FFF) sont anisotropes et peuvent donc se casser facilement dans certaines orientations. Une pièce imprimée en 3D devrait considérer cela comme faisant partie du processus de conception et devrait renforcer ces points faibles potentiels dans la mesure du possible.
Matériaux
La sélection des matériaux doit viser à utiliser des matériaux non contaminants et non toxiques (pour des raisons évidentes).
Ils doivent également être résistants à la corrosion, lisses, non poreux et non absorbants.
De plus, ils doivent être stérilisables, ce qui signifie qu’ils doivent pouvoir être nettoyés au point où toutes les bactéries meurent sur le produit. Notez que juste parce que quelque chose est stérilisable, il n’est pas automatiquement sans danger pour les aliments. Les autres exigences doivent également être remplies.
Traiter
Le processus déterminera la résistance à l’impression et la finition de surface de la pièce. Les imprimantes FFF produiront généralement une pièce rugueuse tandis que les processus à base de résine produiront des pièces isotropes lisses. De plus, si vous avez accès à un système SLS, il peut être utilisé pour créer des impressions fortes et plus fluides. La bonne nouvelle est que tous ces processus peuvent être utilisés pour fabriquer des plastiques sans danger pour les aliments… tant que les pièces satisfont aux autres exigences mentionnées dans cet article.
Vous savez donc avec certitude que votre processus est capable d’imprimer des articles sans danger pour les aliments… mais qu’en est-il de l’imprimante elle-même ?
Oui, il faut se méfier des contaminants entrant en contact avec les surfaces de contact alimentaire directement de la machine elle-même. Par exemple, une buse d’extrudeuse en laiton pour un dispositif de dépôt de filament peut contenir du plomb pour la lubrification, ou d’autres lubrifiants toxiques peuvent être déposés sur la pièce. Pour cette raison, la machine elle-même doit utiliser des matériaux sans danger pour les aliments, en particulier lorsqu’elle entre en contact avec des surfaces alimentaires.
Surfaces
L’un des aspects les plus importants de la fabrication de plastiques sans danger pour les aliments est lié à la finition de surface du produit final. Certaines pièces imprimées ont tendance à être poreuses (en particulier FFF et SLS). Ce n’est pas bon du point de vue de l’hygiène alimentaire. Des germes et toutes sortes de microbes indésirables peuvent se cacher dans ces coins et recoins.
La surface est liée à tous les aspects des normes 3-A. C’est-à-dire que la conception elle-même, le matériau et le processus peuvent tous affecter la finition de surface. Et les gens de 3-A Sanitary Standards ont également des exigences pour la finition de surface. Plus précisément, un produit sans danger pour les aliments doit avoir une rugosité de surface ne dépassant pas 32 Ra.
Pour atteindre ce niveau de finesse sur une pièce imprimée en 3D, traditionnelle post-traitement des mesures telles que le meulage, le culbutage, l’usinage, le polissage et le lissage à la vapeur peuvent être utilisées pour atteindre la douceur requise. L’ensemble de la conception doit être pris en compte à partir du décalage pour définir un chemin clair vers les exigences. Ce PLA que nous connaissons et aimons tous est peut-être non toxique (bon pour la nourriture), mais essayez de le mettre sur une fraiseuse et voyez ce qui se passe. Le choix des matériaux est d’une importance vitale. Un plastique plus dur peut être plus approprié dans ce cas.
Il existe bien sûr une autre solution au problème des surfaces : enrobage. Les revêtements chimiques tels que l’époxy ou le polyuréthane sans danger pour les aliments permettent de combler les pores et les vides sur la surface tout en fournissant un revêtement imperméable et robuste.
Assurez-vous simplement que le produit chimique que vous utilisez pour le recouvrir est compatible avec tous les produits de nettoyage que vous prévoyez d’utiliser sur votre produit à l’avenir. Inutile d’avoir une belle surface lisse si le tout fond en un gâchis exothermique géant dès que vous essayez de l’essuyer avec de l’eau de Javel !
Résumé
La conception de produits en plastique sans danger pour les aliments est un processus holistique et les processus, les matériaux, la conception et le post-traitement doivent être planifiés à l’avance. La bonne nouvelle est qu’avec un peu de planification minutieuse, l’impression 3D peut en effet être utilisée pour créer des plastiques sans danger pour les aliments.
Vous pouvez en savoir plus sur les exigences 3-A sur ce lien.
