Druk 3D a kontakt z żywnością — dlaczego „food safe” filament to za mało

Co oznacza „food safe” na szpuli

Gdy producent pisze, że filament nadaje się do kontaktu z żywnością, mówi o granulacie i jego składzie: tworzywie bazowym, barwnikach i dodatkach. Baza wiedzy jednego z producentów drukarek zauważa, że społeczność druku 3D często uważa PETG i PLA za materiały chemicznie obojętne i w praktyce bezpieczne. Przypomina też, że PET, bliski krewny PETG, od lat służy do produkcji butelek i pojemników na żywność.

Ta sama dokumentacja od razu dodaje zastrzeżenia. Pigmenty i nieznane dodatki nie muszą być obojętne dla organizmu, a ich ilość trudno ustalić. Zdarzają się filamenty, których producent deklaruje zgodność z przepisami FDA z wyjątkiem niektórych kolorów, na przykład czerwonego, pomarańczowego i różowego. Za najbezpieczniejszy wybór uznaje się niebarwiony, naturalny PETG, choć i jego dokładny skład bywa nieznany. Przegląd samych tworzyw znajdziesz w artykule rodzaje filamentów do druku 3D.

Kluczowe jest rozróżnienie: bezpieczny surowiec to warunek konieczny, ale niewystarczający. Gotowy przedmiot musi być bezpieczny w całości, łącznie z tym, co stało się z materiałem w trakcie druku i co dzieje się z nim podczas używania i mycia.

Dlaczego wydruk nie dziedziczy certyfikatu filamentu

• Rowki między warstwami. Powierzchnia wydruku FDM składa się z ułożonych jedna na drugiej ścieżek. W szczelinach między nimi zatrzymują się resztki jedzenia i rozwijają bakterie, a zwykłe mycie nie dociera do dna rowków. Dokumentacja producenta drukarek zwraca uwagę, że w rowkach może się też zbierać płyn do mycia naczyń, który później przechodzi do żywności.
• Puste przestrzenie w ściankach. Jeśli ścianka jest nieszczelna, płyn może dostać się do wnętrza, między obrysy i wypełnienie, gdzie nie da się go usunąć.
• Dysza mosiężna. Standardowa dysza z mosiądzu zużywa się, a ścierany metal trafia do wydruku, dlatego producent drukarek nie uznaje jej za bezpieczną dla żywności i przy takich zastosowaniach zaleca dyszę ze stali nierdzewnej lub tytanu. Dodatkowym argumentem jest skład stopu: do mosiądzu przeznaczonego do obróbki skrawaniem często dodaje się ołów, zwykle około 2%, a w gatunkach automatowych nawet 2,5–3,7%. Producenci dysz rzadko podają dokładny gatunek mosiądzu.
• Resztki innych materiałów. W hotendzie po zmianie filamentu zawsze zostaje trochę poprzedniego tworzywa. Jeśli wcześniej drukowano materiał techniczny z dodatkami, jego ślady mogą znaleźć się w pierwszych warstwach kolejnego wydruku. Mechanizm przepłukiwania opisujemy w artykule o druku wielokolorowym.
• Brak kontroli procesu. Drukarka, ścieżka filamentu, smary, kleje na stole i warunki przechowywania szpuli nie są elementem udokumentowanego systemu jakości, jakiego przepisy wymagają od producentów wyrobów do kontaktu z żywnością.

Co mówią przepisy w UE i w USA

W Unii Europejskiej podstawą jest rozporządzenie ramowe (WE) nr 1935/2004. Wymaga ono, żeby materiały i wyroby przeznaczone do kontaktu z żywnością nie uwalniały do niej swoich składników w ilościach szkodliwych dla zdrowia i nie zmieniały w niedopuszczalny sposób jej składu, smaku ani zapachu. Przewiduje też oznakowanie przeznaczenia lub symbol, dokumentację zgodności i identyfikowalność w łańcuchu dostaw. Rozporządzenie (WE) nr 2023/2006 dodaje wymagania dobrej praktyki produkcyjnej: pomieszczenia dostosowane do celu, personel świadomy krytycznych etapów produkcji, udokumentowane systemy zapewnienia i kontroli jakości oraz dobór surowców z myślą o bezpieczeństwie i obojętności gotowego wyrobu. Zasady te obejmują wszystkie etapy wytwarzania wyrobu, z wyjątkiem produkcji samych surowców, którą regulują inne przepisy.

Dla tworzyw sztucznych obowiązuje rozporządzenie (UE) nr 10/2011. Zawiera unijny wykaz dopuszczonych substancji z ograniczeniami, specyficzne limity migracji oraz całkowity limit migracji 10 mg/dm² powierzchni lub 60 mg/kg żywności, sprawdzany zwykle w płynach modelowych. Wymaga też deklaracji zgodności popartej dokumentacją. Wniosek praktyczny: wymagania dotyczą gotowego wyrobu i tego, kto go wytwarza. Deklaracja producenta filamentu jest dokumentem dla surowca na wcześniejszym etapie łańcucha, a nie dla wydrukowanego kubka.

W USA FDA ocenia status każdej substancji, która może przenikać do żywności. Musi być objęta przepisem w tytule 21 CFR, statusem GRAS, wcześniejszą sankcją, zwolnieniem progowym albo skutecznym zgłoszeniem substancji do kontaktu z żywnością (FCN). Zgłoszenie FCN dotyczy tylko wskazanego producenta, substancji i warunków użycia. Napis „FDA compliant” na szpuli mówi więc o składnikach surowca w określonych warunkach, a nie o tym, że FDA zatwierdziła konkretny wydruk.

Zmywarka, gorące napoje i temperatura

Nawet pomijając skład, wiele wydruków nie zniesie zwykłego mycia. Zmywarki myją wodą o temperaturze zwykle od 45 do 75 °C, a w programach z wyparzaniem urządzenia domowe dochodzą do około 75 °C. Wysoka temperatura uszkadza wiele tworzyw, szczególnie w dolnym koszu blisko grzałki. Wartości odporności cieplnej filamentów omawiamy szerzej w artykule odporność temperaturowa materiałów do druku 3D.

Z tego samego powodu PLA nie nadaje się do gorących napojów ani do mikrofalówki. PETG znosi więcej, ale ciepła woda, detergent i powtarzane cykle pogłębiają problem rowków między warstwami. Jeśli przedmiot ma być myty, bezpieczniej robić to ręcznie w letniej wodzie.

Gdzie druk FDM w kuchni ma sens

Ryzyko rośnie z czasem kontaktu, wilgotnością i tłustością produktu, temperaturą oraz liczbą cykli mycia. Najrozsądniej wykorzystać druk tam, gdzie każdy z tych czynników jest mały.

• Foremki do ciastek i wykrawacze. Producent drukarek uznaje je za akceptowalne, ale zaleca wyrzucenie po pewnym czasie używania, bo w rowkach zbierają się resztki i bakterie.
• Krótki kontakt z suchymi produktami: łopatka do mąki, dozownik kawy ziarnistej, szablon do posypywania ciasta.
• Formy pośrednie. Wydruk służy jako model, z którego odlewa się formę z materiału przeznaczonego do żywności, na przykład z odpowiedniego silikonu. Żywność dotyka wtedy tylko odlewu, nie wydruku.
• Przedmioty kuchenne bez kontaktu z jedzeniem: uchwyty, organizery, wieszaki, podstawki, obudowy urządzeń.
• Prototypy opakowań i akcesoriów, które później będą produkowane właściwą technologią. Do tego służą prototypy z druku 3D.

Odradza się natomiast drukowanie butelek, kubków do codziennego użytku, desek do krojenia i pojemników na mokre lub tłuste produkty przechowywane długo.

Powłoki, wkładki i mycie

Często proponowanym rozwiązaniem jest pokrycie wydruku żywicą epoksydową z deklaracją przydatności do kontaktu z żywnością. Powłoka wypełnia rowki i tworzy gładką powierzchnię, którą da się umyć. Ma to jednak swoje warunki. Z żywnością styka się wtedy powłoka, więc to jej dokumenty i instrukcja się liczą: proporcje mieszania, pełne utwardzenie, dopuszczalna temperatura. Cienka warstwa może się z czasem wycierać lub pękać, szczególnie na krawędziach i przy zginaniu, a odsłonięty wydruk wraca do punktu wyjścia.

Drugim podejściem jest rozdzielenie funkcji. Wydruk tworzy obudowę, uchwyt lub stelaż, a żywności dotyka wkładka ze szkła, stali nierdzewnej lub tworzywa produkowanego do tego celu. Takie rozwiązanie łatwo wymienić i umyć, a wydruk nie musi spełniać wymagań dla materiałów do kontaktu z żywnością.

Jak podchodzi do tego usługa druku FDM

Fabrix3D nie deklaruje przydatności wydruków do kontaktu z żywnością. Wynika to wprost z opisanych zasad: deklaracja zgodności dotyczy gotowego wyrobu i procesu jego wytwarzania, a druk na zamówienie z wielu różnych filamentów na tych samych maszynach nie jest prowadzony jak produkcja wyrobów do kontaktu z żywnością. Wydruki kuchenne warto więc projektować tak, żeby nie musiały dotykać jedzenia, albo traktować jako formy, prototypy i elementy pomocnicze.

Jeśli potrzebujesz uchwytu, obudowy, organizera lub modelu do wykonania formy, prześlij plik do wyceny online i opisz zastosowanie w uwagach technicznych. Cenę i termin zobaczysz przed złożeniem zamówienia.