Best Practice: Wie bekomme ich ein lebensmittelechtes Bauteil aus dem 3D-Drucker?

Christine Barreto | 2. Juni 2021

Immer mehr Unternehmen werben mit lebensmittelechten Materialien und bieten mehr und mehr Materialien zur Verarbeitung und Verpackung in der Lebensmittelindustrie an. Aber auch das öffentliche Auge richtet sich immer mehr auf die Kunststoffe, die mit Lebensmitteln in Berührung kommen und wie diese sich eventuell auf die Gesundheit der Konsumenten auswirken können.

Was genau bedeutet lebensmittelecht? Auf dem europäischen Markt regelt die EU-Verordnung 10/2011 die Lebensmittelkonformität von Kunststoffen. Bei der Norm geht es um die Anforderungen an Materialien und Gegenstände aus Kunststoff, die dazu bestimmt sind, mit Lebensmitteln in Berührung zu kommen. Die Materialien werden unter den ungünstigsten vorhersehbaren Verwendungsbedingungen getestet. Dabei wird eine Risikobewertung bezüglich der Toxizität 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. Auf jeden Fall lohnt sich der Blick in die Konformitätserklärung der jeweiligen Materialien, in denen die Spezifikationen für die Verwendung des jeweiligen Stoffes vermerkt sind.

Die richtigen Bedingungen für den Druck von lebensmittelechten Bauteilen

Wie kann man nun ein Bauteil 3D-drucken, das die Auflagen von EU 10/2011 und FDA erfüllt? Es folgen ein paar Tipps zur korrekten Lagerung des Filaments, Wartung und Reinigung des Druckers und Druckereinstellungen vor dem Druck. Als Grundlage dieser Tipps dient unsere Erfahrung mit dem tribofilament iglidur I150-PF. Um dieses und andere lebensmittelkonforme tribofilamente zu zertifizieren, werden gedruckte Bauteile von einem Prüflabor den beschriebenen Migrationstests unterzogen.

Gedrucktes Bauteil aus dem lebensmittelkonformen tribofilament iglidur I151
Gedrucktes Bauteil aus tribofilament iglidur I151

Wichtige Voraussetzungen für die Verarbeitung des Filaments

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.

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.

Lebensmittelechter 3D-Druck bei igus

Mit den hier genannten Tipps konnte igus z. B. bei iglidur I150 schon mehrfach die Lebensmittelkonformität nach EU 10/2011 erreichen. Dabei haben wir die Lebensmittelkonformität auch am hergestellten 3D-Druck-Bauteil erreicht, das ist bedeutend im Vergleich zu anderen lebensmittelkonformen 3D-Druck-Materialien.

Lebensmittelechtes 3D-Druck Filament iglidur I150 für lebensmittelkonforme Bauteile
Lebensmittelechtes tribofilament iglidur I150

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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