Lebensmittelechtes Filament im 3D-Druck (Best Practices)
Christine Barreto | 2. Juni 2021
Nicht jedes Filament ist lebensmittelecht. Im Gegenteil können das falsche Material oder die falsche Handhabung Folgen für die Gesundheit und Hygiene haben. Erfahren Sie im Folgenden, worauf es bei einem lebensmittelechten Filament ankommt, was bei der Verarbeitung zu beachten ist, und welche Einstellungen am 3D-Drucker vorgenommen werden sollten, damit das gedruckte Resultat in Kontakt mit Lebensmitteln kommen darf.
Mit den hier aufgeführten Tipps konnte igus z. B. bei iglidur I150 schon mehrfach die Lebensmittelkonformität nach EU 10/2011 und bei iglidur I151 sogar nach FDA-Vorgaben erreichen. Dabei wurde von einem Prüflabor die Lebensmittelkonformität auch für die hergestellten 3D-Druck-Bauteile bestätigt, und nicht nur für das Ausgangsmaterial. Das ist bedeutend im Vergleich zu anderen lebensmittelkonformen 3D-Druck-Materialien.
Was genau bedeutet lebensmittelecht?
Auf dem europäischen Markt regelt die EU-Verordnung 10/2011 die Lebensmittelkonformität von Kunststoffen, die mit Lebensmitteln in Berührung kommen. Die Materialien werden unter den ungünstigsten vorhersehbaren Verwendungsbedingungen getestet. Dabei wird eine Risikobewertung bezüglich
- der Toxizität (Giftigkeit) und
- möglicher Migration von Bestandteilen des Kunststoffes beziehungsweise bestimmter Chemikalien auf die Lebensmittel vorgenommen.
Ein Migrationsgrenzwert legt fest, wie hoch die Höchstmenge eines Stoffes sein darf, der auf Lebensmittel übergehen darf. Auf dem amerikanischen Markt regelt die FDA (U.S. Food & Drug Administration) die Zulässigkeit von Kunststoffen für die Lebensmittelindustrie. Beide Normen umfassen ausführliche Listen, auf denen die zulässigen Stoffe zu finden sind.
Die richtigen Bedingungen für den Druck von lebensmittelechten Bauteilen
Als Grundlage der nachfolgenden Tipps dient unsere Erfahrung mit unserem Produkt iglidur I150-PF.
Voraussetzung an das Material
Das Material sollte trocken und umweltgeschützt gelagert werden. Außerdem sollte es staubgeschützt aus der Verpackung genommen werden und vor dem Druck unbedingt getrocknet werden. Durch die Trocknung wird verhindert, dass im Filament enthaltene Feuchtigkeit beim Aufschmelzen in der Düse das Material degradiert und Lufteinschlüsse begünstigt. Das sorgt dafür, dass die Oberflächenbeschaffenheit und die Qualität gleich bleiben. Hinweise zur Trocknung von Filamenten finden sich in den Verarbeitungshinweisen. Eine gute Faustregel ist eine Trocknungstemperatur, die die maximale Anwendungstemperatur des Kunststoffes nicht übersteigt, aber auch die Kunststoffspule nicht beschädigt. In einem haushaltsüblichen Umluftofen, aber auch einem speziell hierfür vorgesehen Trockenluftofen, ist die Trocknung des Filaments leicht möglich.
Voraussetzung an den Drucker
Eine weitere wichtige Voraussetzung ist die regelmäßige Wartung und Reinigung des Druckers: Grundsätzlich sollten alle Teile, die mit dem Filament in Berührung kommen, frei von Rückständen sein. Darunter fallen insbesondere das Extruderritzel und die Druckdüse. Der Hersteller von Desktop-3D-Druckern Ultimaker stellt für seine Geräte einige Reinigungsroutinen bereit, die sich auch auf andere Geräte anwenden lassen. Neben Ritzel und Düse ist auch ein sauberes Druckbett unabdingbar; wir empfehlen eine gereinigte Glasplatte und entweder kein Haftmittel oder ein lebensmittelkonformes Haftmittel zu verwenden.
Den 3D-Drucker richtig einstellen
Die Drucksettings sollten in der Slicing-Software, beispielsweise Ultimaker Cura, so gewählt werden, dass die Oberfläche des Objekts möglichst dicht ist. Unter anderem erreicht man das durch eine gesenkte Druckgeschwindigkeit und eine Anpassung der Linienbreite an den Düsendurchmesser. Damit können Unebenheiten in der Bauteil-Oberfläche und Lücken in den Deckschichten reduziert werden. Vor und während des Drucks muss das Material ebenfalls vor Staub geschützt werden, weswegen ein abgeschlossener Bauraum ratsam ist.
Darüber hinaus empfehlen wir, lebensmittelkonforme Bauteile nicht im Multimaterialdruck mit anderen, nicht-lebensmittelkonformen Materialien zusammen herzustellen, da ein Vermischen der Materialien nicht komplett ausgeschlossen werden kann. Dementsprechend sollte das Stützmaterial entweder lebensmittelkonform sein oder als Stützmaterial dasselbe Material verwendet werden.
Dieser Blogpost gibt Tipps zum 3D-Druck von lebensmittelkonformen Kunststoffbauteilen, ersetzt jedoch nicht das notwendige Wissen auf der Anwendungsseite, welche Anforderungen an die Lebensmittelkonformität in der spezifischen Anwendung bestehen. Je nach Anwendung und Anforderung können auch Tests am spezifischen Bauteil notwendig sein. Zudem empfehlen wir immer, die Konformitätserklärung auf die Anwendung hin genau zu prüfen, es gibt große Unterschiede in zugelassenen Lebensmitteln, Temperaturen und der zugelassenen Kontaktdauer.
igus realisiert bereits jetzt pro Jahr mehr als 1.000 neue Anwendungen in der Lebensmittelindustrie mit verschiedensten Produkten, wie Gleitlagerbuchsen, Linearführungen oder 3D-Druck-Bauteilen.
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