Auf einen Blick: Der lebensmittelechte und lebensmitteltaugliche 3D-Druck kann sowohl zur Herstellung von Verpackungskomponenten als auch der zu ihrer Fertigung benötigten Werkzeuge eingesetzt werden. In der Praxis wird er jedoch am häufigsten für Werkzeuge, Vorrichtungen und Anlagenkomponenten in der Lebensmittelproduktion und in pharmazeutischen Arbeitsabläufen eingesetzt. Durch den Einsatz industrieller Technologien wie FDM® und P3 DLP™ in Verbindung mit zertifizierten Materialien und validierten Prozessen hilft der 3D-Druck Herstellern, ihre Vorlaufzeiten und Werkzeugkosten zu senken und Änderungen einzuführen, ohne das Risiko bei Lebensmittelkontakt zu erhöhen.
Die Lebensmittelsicherheit unterliegt strengen Vorschriften, und das aus gutem Grund. Wenn ein Bauteil mit Lebensmitteln in Berührung kommt oder so nahe daran liegt, dass ein Kontaminationsrisiko besteht, muss es sorgfältig konstruiert, hergestellt, gereinigt und validiert werden.
Da der 3D-Druck in der Industrie immer mehr Verbreitung findet, stellen Lebensmittelhersteller eine praktische Frage: Kann er sicher in der Lebensmittelproduktion eingesetzt werden? Die Antwort lautet ja – aber nur, wenn er wie jeder andere regulierte Fertigungsprozess behandelt wird, mit klarer Dokumentation, Prozesskontrolle und Risikomanagement.
Dieser Leitfaden erklärt, was „lebensmittelsicher“ und „lebensmitteltauglich“ im 3D-Druck wirklich bedeuten, wo additive Fertigung heute in der Lebensmittelproduktion am häufigsten eingesetzt wird und wie das Risiko des Lebensmittelkontakts durch validierte Arbeitsabläufe und nicht nur durch die Wahl des Materials gesteuert wird.
„Lebensmittelsicher“ ist ein praktischer, nicht gesetzlich geregelter Begriff. Er wird häufig verwendet, um Teile zu beschreiben, die mit Lebensmitteln in Berührung kommen können, ohne ein bekanntes Gesundheitsrisiko darzustellen. In der Lebensmittelproduktion bezieht sich dies in der Regel auf indirekten oder kurzfristigen Kontakt oder auf Werkzeuge und Vorrichtungen, die im Umfeld von Lebensmitteln verwendet werden, und nicht auf Artikel, die direkt an Verbraucher verkauft werden.
„Food Grade“ hat eine standardisierte, gesetzlich festgelegte Bedeutung. Der Begriff bezieht sich auf Materialien und Fertigteile, die bestimmte Vorschriften für den Kontakt mit Lebensmitteln erfüllen, wie beispielsweise die Anforderungen der FDA in den USA oder die EU-Vorschriften für den Kontakt mit Lebensmitteln in Europa. Der Status „Food Grade“ gilt jedoch nicht für ein Material an sich, sondern für Teile, die im Rahmen eines validierten Arbeitsablaufs für definierte Anwendungen und Einsatzbedingungen hergestellt werden.
Wenn Sie Teile für den Einsatz in der Lebensmittelproduktion im 3D-Druck herstellen, besteht das Risiko darin, wie sich diese Materialien im Laufe der Zeit zersetzen oder verändern, wenn sie mit Lebensmitteln in Kontakt kommen.
Die meisten 3D-Druckfilamente und -harze sind eher auf Festigkeit, Genauigkeit oder Oberflächenbeschaffenheit ausgelegt als speziell für den Kontakt mit Lebensmitteln validiert, und geringe Mengen ihrer chemischen Bestandteile können vom 3D-gedruckten Teil in die Lebensmittel übergehen. Dieser Stoffübergang wird als Migration bezeichnet und ist ein zentrales Anliegen der Vorschriften für den Kontakt mit Lebensmitteln.
Beim 3D-Druck wird das Migrationsrisiko durch die Materialchemie, die Oberflächenrauheit und -porosität, die Einwirkung von Hitze oder bestimmten Lebensmitteln sowie wiederholte Reinigung oder Desinfektion beeinflusst.
Materialien, die bei Raumtemperatur stabil erscheinen, können sich bei Einwirkung von Hitze, Lebensmitteln oder Reinigungschemikalien ganz anders verhalten und mit der Zeit weich werden, Risse bilden, aufquellen oder sich abnutzen. In diesem Fall können Teile Rückstände einschließen, Partikel abgeben oder schwer zu reinigen sein, was das Kontaminationsrisiko erhöht.
Leitfäden zu lebensmittelechten Kunststoffen beziehen sich in der Regel auf Spritzguss- oder bearbeitete Teile. In der additiven Fertigung gelten ähnliche Materialgrundsätze, doch die Eignung für den Kontakt mit Lebensmitteln hängt vom gedruckten Teil und dem validierten Arbeitsablauf ab, nicht allein von der Bezeichnung des Polymers.
Aus diesem Grund beziehen sich die Anforderungen an Lebensmittelsicherheit und Lebensmitteltauglichkeit nicht nur auf den Rohstoff. Beim 3D-Druck hängt die Eignung vom Material, dem Druckverfahren, der Oberflächenbeschaffenheit sowie der Art und Weise ab, wie das Bauteil verwendet und gereinigt wird.
Während diese Aspekte für Teile mit direktem Lebensmittelkontakt am wichtigsten sind, gelten dieselben Grundsätze auch für Werkzeuge mit indirektem Lebensmittelkontakt und lebensmittelsichere Komponenten, die in Produktionsumgebungen eingesetzt werden, wo Migration, Abbau und Reinigungsfähigkeit ebenfalls berücksichtigt werden müssen.
Lebensmittelsicherer 3D-Druck wird bereits in einer Vielzahl von Anwendungen in der Lebensmittelverarbeitung und -handhabung eingesetzt, doch nicht alle Anwendungsfälle weisen denselben Grad an regulatorischer Komplexität oder Risiko auf. Die meisten Anwendungen konzentrieren sich auf Werkzeuge, Vorrichtungen und Komponenten für den kontrollierten Einsatz und weniger auf massenproduzierte Konsumgüter.
Nur zur Designvalidierung (nicht für den Kontakt mit Lebensmitteln)
Der 3D-Druck wird häufig verwendet, um in der frühen Entwurfsphase Prototypen von Gegenständen wie Tassen, Tellern oder Besteck herzustellen. Diese Teile werden in der Regel auf Passform, Haptik oder Aussehen geprüft, nicht auf Lebensmittelechtheit. Selbst wenn lebensmittelechte Materialien verwendet werden, müssen Prototypen dennoch ordnungsgemäß validiert werden, bevor sie mit Lebensmitteln verwendet werden können
Teile mit Lebensmittelkontakt oder indirektem Lebensmittelkontakt
Eine der etabliertesten Anwendungen für lebensmitteltaugliche 3D-Drucker ist die Herstellung von Werkzeugen, die direkt in den Produktions- und Verpackungsablauf für Lebensmittel integriert sind. Dazu gehören Formen, Führungen, Schienen, Rutschen, Behälter und Ersatzteile, die in Produktionslinien verwendet werden. Diese Teile kommen oft nur indirekt oder nur kurzzeitig mit Lebensmitteln in Kontakt, und durch den 3D-Druck lassen sie sich schneller, kostengünstiger und einfacher aktualisieren als bei herkömmlichen Fertigungsverfahren.
Teile mit Lebensmittelkontakt (anwendungsspezifische Validierung erforderlich)
Maßgeschneiderte Backformen, Formwerkzeuge und Spezialformen in Kleinserien sind ein weiterer Bereich, in dem lebensmittelsichere 3D-Druckmaterialien zum Einsatz kommen können, insbesondere bei komplexen Formen oder geringen Stückzahlen. Wie bei allen Anwendungen mit Lebensmittelkontakt hängt die Eignung vom gesamten Arbeitsablauf, der Oberflächenbeschaffenheit, der Reinigungsmethode und dem Verwendungszweck ab.
Teile ohne Lebensmittelkontakt, die in hygienischen Umgebungen verwendet werden
Viele 3D-gedruckte Teile, die in Lebensmittelumgebungen eingesetzt werden, sind speziell darauf ausgelegt, den Kontakt mit Lebensmitteln zu vermeiden, müssen aber dennoch Vorschriften hinsichtlich Hygiene und Reinigungsfähigkeit erfüllen. Vorrichtungen, Halterungen und Maschinenzubehör fallen in diese Kategorie und sind oft der Einstiegspunkt mit dem geringsten Risiko für Teams, die Anwendungen für lebensmitteltaugliche 3D-Drucker erkunden, da sie nicht unter die Validierung für direkten Lebensmittelkontakt fallen.
Die Herstellung lebensmittelsicherer Produktionsanlagen und Werkzeuge unterliegt strengen Vorschriften, und Design- und Fertigungsteams können in ernsthafte rechtliche und Compliance-Probleme geraten, wenn sie nicht vorsichtig sind.
Die Sicherheit beim Kontakt mit Lebensmitteln wird nicht allein durch die Materialwahl bestimmt. Sie hängt davon ab, wie ein Teil konstruiert, hergestellt, gereinigt und im Laufe der Zeit kontrolliert wird.
Viele Teams zögern, von vertrauten Arbeitsabläufen und bewährten Geräten abzuweichen. Sie verfügen bereits über einen validierten Arbeitsablauf – warum also neue Risiken, Kosten, Schulungen und eine erneute Validierung einführen? Die Zurückhaltung gegenüber lebensmittelsicherem 3D-Druck in der Lebensmittelindustrie dreht sich eher um Risiken und Verantwortlichkeiten als um grundlegende Mängel bei 3D-Druckern oder Materialien.
Vor einigen Jahren wurde der lebensmitteltaugliche 3D-Druck oft mit rauen Oberflächen, Porosität und informellem Prototyping in Verbindung gebracht. In regulierten Umgebungen warf dies berechtigte Bedenken hinsichtlich der Reinigungsfähigkeit, der Wiederholbarkeit und der Frage auf, ob ein lebensmittelsicheres 3D-Druckmaterial oder -verfahren den behördlichen Prüfungen standhalten würde.
Die Arbeitsabläufe im lebensmittelsicheren und lebensmitteltauglichen 3D-Druck haben sich erheblich weiterentwickelt. Zertifizierte Materialien und kontrollierte industrielle Prozesse werden bereits für validierte Endprodukte im Konsumgüter- und Pharmasektor eingesetzt.
In der Lebensmittelproduktion spiegelt sich diese Reife meist in indirekten oder kurzzeitigen Anwendungen mit Lebensmittelkontakt wider, wie z. B. Führungen, Schienen, Wechselkomponenten, Werkzeuge und Vorrichtungen, die während der Produktion verwendet werden, wo Risiken effektiv gesteuert werden können und die Einhaltung von Vorschriften leichter nachzuweisen ist.
Der Umstieg auf den 3D-Druck in der Lebensmittelproduktion wurde in erster Linie durch Kosten und Flexibilität vorangetrieben. Herkömmliche Fertigungsmethoden sind in der Regel mit langen Vorlaufzeiten, hohen Werkzeugkosten und langsamen Iterationszyklen verbunden.
Wenn der 3D-Druck in den Konstruktions- und Produktionsablauf integriert wird, kann er Teams in der Lebensmittel- und Pharmaproduktion dabei helfen:
Wenn der lebensmitteltaugliche 3D-Druck mit derselben Sorgfalt angegangen wird wie jeder andere regulierte Fertigungsprozess, erzielen die Teams enorme Zeit- und Kosteneinsparungen.
Das Management von Risiken beim Kontakt mit Lebensmitteln im 3D-Druck funktioniert genauso wie in jedem anderen regulierten Fertigungsprozess. Es geht nicht nur darum, das richtige Material auszuwählen. Ein Bauteil muss innerhalb eines klar definierten und validierten Arbeitsablaufs entworfen, hergestellt, gereinigt, verwendet und dokumentiert werden.
Vorschriften für den Kontakt mit Lebensmitteln werden durch regionale Regelungen festgelegt, wie beispielsweise die FDA-Anforderungen in den USA und die EU-Vorschriften für den Kontakt mit Lebensmitteln in Europa. Diese Vorschriften sind nicht überall gleich und gelten in der Regel je nachdem, wo das Lebensmittel verkauft oder verwendet wird, und nicht nur dort, wo ein Bauteil hergestellt wird.
Die Konformität gilt für das fertige Bauteil, nicht nur für das Rohmaterial. Hersteller müssen nachweisen, dass das Bauteil – in seiner bedruckten, fertigen, gereinigten und verwendeten Form – für die von Ihnen spezifizierte Anwendung mit Lebensmittelkontakt sicher ist. Sie müssen Ihre Materialien, Druck- und Nachbearbeitungsschritte, Reinigungsmethoden und die Art der Verwendung des Artikels klar dokumentieren. Rückverfolgbarkeit und Validierung sind besonders wichtig, wenn Bauteile an verschiedenen Standorten oder in verschiedenen Märkten verwendet werden.
Lebensmittelhersteller sind dafür verantwortlich, die in jedem Land, in dem sie tätig sind, geltenden Vorschriften für den Kontakt mit Lebensmitteln zu prüfen und einzuhalten, und dasselbe Design oder Material kann je nach Verkaufsort unterschiedliche Validierungen erfordern.
Jede Entscheidung bezüglich Lebensmittelkontakt beginnt mit der Frage, wie das Teil tatsächlich verwendet wird. Dazu gehört die Festlegung, ob es sich um direkten oder indirekten Kontakt handelt, welche Art von Lebensmitteln betroffen ist, welche Betriebstemperaturen herrschen und wie lange und wie oft der Kontakt stattfindet.
Temperatur und Kontaktdauer sind von Bedeutung, da sie das Migrationsrisiko beeinflussen. Höhere Temperaturen und längere Kontaktzeiten können die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass Substanzen von einem gedruckten Teil in Lebensmittel übergehen. Daher sind Zulassungen für den Lebensmittelkontakt immer an definierte Temperaturbereiche und Einsatzbedingungen gebunden.
Auch der Anwendungsbereich des Lebensmittelkontakts spielt eine Rolle. Einige Materialien und Arbeitsabläufe sind speziell für den Kontakt mit trockenen Lebensmitteln validiert, bei denen der Kontakt in der Regel kurz und die Feuchtigkeit gering ist. Diese Anwendungen weisen im Allgemeinen ein geringeres Migrationsrisiko auf als bei feuchten, fettigen oder sauren Lebensmitteln, erfordern aber dennoch eine klare Definition und Validierung.
Die frühzeitige Festlegung von Lebensmitteltyp, Temperatur und Kontaktdauer hilft Ihren Teams bei der Auswahl geeigneter Materialien und Arbeitsabläufe.
In der Lebensmittelproduktion hängt die Eignung vom gesamten Materialsystem ab, nicht nur vom Basispolymer. Ein lebensmittelsicherer 3D-Druck-Workflow definiert das gedruckte Material, etwaige Stützmaterialien, die Druckerplattform und die verwendeten Nachbearbeitungsschritte, alles innerhalb eines dokumentierten Anwendungsbereichs.
In einigen Anwendungen können Beschichtungen oder Versiegelungen verwendet werden, um die Oberflächenbeschaffenheit oder die Reinigungsfähigkeit zu verbessern. Beschichtungen sind jedoch kein Abkürzung zur Einhaltung der Vorschriften für den Kontakt mit Lebensmitteln. Jede Beschichtung wird Teil des Endprodukts und muss lebensmittelecht, unter Reinigungsbedingungen beständig und zusammen mit dem gedruckten Substrat validiert sein. Der Beschichtungsprozess selbst muss zudem wiederholbar und dokumentiert sein.
Viele Teams in der Lebensmittelproduktion legen Wert darauf, das richtige Material auszuwählen und ein Bauteil so zu gestalten, dass die Abhängigkeit von Beschichtungen minimiert wird, da dies die Validierung vereinfacht und langfristige Risiken verringert.
Die Oberflächenqualität Ihres Drucks ist entscheidend für die Reinigungsfähigkeit und langfristige Hygiene. Beim 3D-Druck wird sie durch die Druckausrichtung, die Schichtauflösung, die Druckeinstellungen und die Nachbearbeitung bestimmt – all dies muss innerhalb eines validierten Arbeitsablaufs kontrolliert werden.
Ein lebensmittelsicherer 3D-Druck-Workflow berücksichtigt nicht nur die anfängliche Oberflächenbeschaffenheit, sondern auch, wie sich diese Oberfläche im Laufe der Zeit verhält, einschließlich nach wiederholter Reinigung, Handhabung und mechanischem Verschleiß. Aus diesem Grund konzentriert sich die industrielle additive Fertigung auf wiederholbare Prozessparameter und dokumentierte Nachbearbeitung, anstatt auf einmalige Drucke oder informelle Nachbearbeitungsschritte.
Die Wahl einer Technologie- und Materialkombination mit vorhersehbarem Oberflächenverhalten vereinfacht also die Validierung und verringert die Wahrscheinlichkeit, dass Sie später in der Produktion Korrekturen vornehmen müssen.
Teile, die in der Lebensmittelproduktion eingesetzt werden, sind häufigen und oft aggressiven Reinigungsverfahren ausgesetzt, einschließlich hoher Temperaturen und starker Chemikalien!
Angaben wie „spülmaschinenfest“ oder „hitzebeständig“ reichen allein nicht aus. Die Teile müssen unter realen Betriebs- und Reinigungsbedingungen, einschließlich Temperaturgrenzen, Chemikalienbelastung und Reinigungshäufigkeit, über ihre gesamte erwartete Lebensdauer hinweg geprüft werden.
Für den 3D-Druck in Lebensmittelqualität bedeutet dies, Materialien und Verfahren auszuwählen, von denen bekannt ist, dass sie ihre mechanischen Eigenschaften und Oberflächenintegrität auch nach wiederholter Reinigung beibehalten, und diese Leistungsfähigkeit als Teil des Arbeitsablaufs zu validieren, anstatt sie aus allgemeinen Materialdaten abzuleiten.
Maßhaltigkeit ist in Lebensmittelproduktionsumgebungen von Bedeutung, da Materialschrumpfung, Verschleiß oder Materialzerfall im Laufe der Zeit die Passgenauigkeit beeinträchtigen, Lücken entstehen lassen oder Bereiche schaffen können, die schwer zu reinigen sind.
Ein validierter Arbeitsablauf berücksichtigt diese Risiken sowohl bei der Konstruktion als auch bei der Materialauswahl, insbesondere bei Teilen, die häufig gereinigt werden oder mechanischen Belastungen ausgesetzt sind. Konsistente Druckparameter und eine kontrollierte Nachbearbeitung tragen dazu bei, dass sich die Teile vorhersehbar verhalten, wodurch das Kontaminationsrisiko verringert wird.
Ein Teil, das für kurzfristigen oder gelegentlichen Kontakt mit Lebensmitteln geeignet ist, ist möglicherweise nicht für wiederholten oder langfristigen Einsatz geeignet. Lebensmittelsichere 3D-Druck-Workflows müssen klar zwischen Einweg-, Kurzzeit- und Mehrweganwendungen unterscheiden und die Teile entsprechend validieren.
In der Praxis bedeutet dies, nicht nur zu verstehen, ob ein Teil im Neuzustand sicher ist, sondern auch, wie es sich im Laufe der Zeit unter realen Produktionsbedingungen verhält. Wiederholte Reinigung, Hitzeeinwirkung, mechanische Beanspruchung und Handhabung können die Oberflächenqualität, Maßhaltigkeit und Reinigungsfähigkeit beeinträchtigen.
Bei Teilen, die immer wieder verwendet werden, muss bei der Validierung berücksichtigt werden, wie lange sie sicher im Einsatz bleiben können und wie sich die Leistung dieses Teils im Laufe der Zeit verändern könnte. Die frühzeitige Festlegung der vorgesehenen Lebensdauer des Teils hilft Ihrem Team, die richtigen Materialien auszuwählen, Ersatzteile zu planen und zu vermeiden, dass Teile über das für den Lebensmittelkontakt validierte Maß hinaus verwendet werden.
Das Design spielt eine wichtige Rolle dabei, ob ein Teil effektiv gereinigt, validiert und sicher in Lebensmittelproduktionsumgebungen eingesetzt werden kann. In vielen Fällen ist es ein gutes Design, das das Risiko bei Lebensmittelkontakt weitaus stärker reduziert als die Materialauswahl.
Design für Lebensmittelsicherheit bedeutet, glatte, leicht zugängliche Oberflächen zu priorisieren, Spalten, scharfe Innenkanten und schwer zugängliche Merkmale zu minimieren sowie Druckausrichtungen zu wählen, die die Oberflächenrauheit in kritischen Bereichen verringern. Merkmale, die die Inspektion, Reinigung und einfache Demontage unterstützen, erleichtern zudem die Aufrechterhaltung der Hygiene über einen längeren Zeitraum.
Durchdachtes Design kann den Bedarf an zusätzlicher Nachbearbeitung oder Beschichtungen verringern, die Validierung vereinfachen und den Nachweis der laufenden Konformität erleichtern. Wenn die Lebensmittelsicherheit bereits in einer frühen Phase der Konstruktion berücksichtigt wird, wird der gesamte Arbeitsablauf robuster und einfacher zu verwalten.
Verschiedene 3D-Druckverfahren verhalten sich in Bezug auf Oberflächenqualität, Reinigungsfähigkeit, Wiederholbarkeit und behördliche Kontrolle sehr unterschiedlich. Das Verständnis dieser Unterschiede hilft Verpackungsteams bei der Entscheidung, wo additive Fertigung sinnvoll ist und wo nicht.
Für lebensmittelsicheren und lebensmitteltauglichen 3D-Druck ist die FDM®-Technologie heute die am weitesten verbreitete und am besten verstandene Option.
Das liegt daran, dass FDM®:
Stratasys unterstützt diese Anwendungen durch den Einsatz spezifischer FDM®-Materialien innerhalb definierter Arbeitsabläufe, darunter solche, für die bei bestimmungsgemäßer Verwendung Deklarationen zur Lebensmitteltauglichkeit und NSF/ANSI 51-Zulassungen vorliegen.
Photopolymer-basierte Technologien wie Stereolithografie (SLA) und Digital Light Processing (DLP) bieten eine hervorragende Oberflächenqualität, werden in Verpackungsumgebungen jedoch hauptsächlich für Prototypen und berührungsfreie Teile eingesetzt.
Dies liegt vor allem daran, dass:
Unsere P3™-DLP-Technologie unterscheidet sich jedoch davon: Sie ist darauf ausgelegt, validierte, produktionsorientierte Arbeitsabläufe zu unterstützen.
Obwohl weiterhin flüssige Harze zum Einsatz kommen, basiert P3™ DLP auf streng kontrollierter Belichtung und Aushärtung, konsistenten, wiederholbaren Prozessparametern und der Integration in definierte Nachbearbeitungsabläufe.
Dieses Maß an Prozesskontrolle ermöglicht den Einsatz von anwendungsspezifischen Materialien mit geringer Migration in regulierten Umgebungen. Mit Loctite 3D IND3785 Low Migration wird es möglich, lebensmittelsichere und lebensmitteltaugliche Arbeitsabläufe auf der Grundlage kontrollierter Druck- und Nachbearbeitungsprozesse zu definieren, vorbehaltlich des Anwendungsbereichs und der Validierung.
Die P3™ DLP-Technologie kann im Vergleich zu vielen traditionellen additiven Verfahren zudem sehr glatte, hochauflösende Oberflächen erzielen. Glattere Oberflächen reduzieren die Anzahl mikroskopisch kleiner Spalten, in denen sich Rückstände ansammeln können, was die Reinigung vereinfacht und ein hygienisches Design unterstützt. In Lebensmittelproduktionsumgebungen kann diese verbesserte Oberflächenqualität dazu beitragen, die Abhängigkeit von aufwendiger Nachbearbeitung oder Beschichtungen zu verringern, vorausgesetzt, der gesamte Arbeitsablauf ist für die beabsichtigte Anwendung mit Lebensmittelkontakt validiert.
Die PolyJet™-Technologie wird häufig für die Designvalidierung und visuelle Modelle eingesetzt, wie in dieser Fallstudie von PepsiCo. Pulverbetttechnologien wie SAF® (Selective Absorption Fusion®) werden bereits erfolgreich für Werkzeuge und Maschinenkomponenten in Lebensmittelproduktionsumgebungen eingesetzt, wie in dieser Fallstudie für Delkor, wo Festigkeit und Haltbarkeit wichtig sind, aber kein direkter Lebensmittelkontakt erforderlich ist.
Lebensmittelsicherer und lebensmitteltauglicher 3D-Druck wird meist innerhalb der Lebensmittelproduktionsumgebung eingesetzt und nicht für die hochvolumigen Verbraucherverpackungen selbst. Nicht, weil Verpackungen nicht im 3D-Druck hergestellt werden können, sondern weil sie in der Regel mit schnellen, kostengünstigen Verfahren unter Verwendung seit langem etablierter Materialien und mit behördlichen Zulassungen produziert werden – und nicht aufgrund technischer Einschränkungen des 3D-Drucks an sich.
Verpackungslinien bestehen aus vielen verschiedenen Teilen, die sich in oder in der Nähe von Lebensmittelbereichen befinden, wie z. B. Führungen und Schienen, Wechselkomponenten, die bei Format- oder SKU-Wechseln zum Einsatz kommen, Form- und Siegelwerkzeuge, Vorrichtungen, Greifer an Roboterarmen sowie Validierungskomponenten, die zum Testen neuer Designs oder Prozesse verwendet werden.
Diese Komponenten können indirekten oder kurzzeitigen Kontakt mit Lebensmitteln haben oder müssen dieselben Reinigungs- und Hygienestandards erfüllen wie Teile mit Lebensmittelkontakt. Gleichzeitig handelt es sich in der Regel um Kleinserien, die sehr anwendungsspezifisch sind und häufig gewechselt werden, was ihre Herstellung mit konventionellen Verfahren langsam und teuer machen kann.
Hier bietet der 3D-Druck einen enormen Mehrwert: Durch den Einsatz von lebensmittelsicherem oder lebensmitteltauglichem 3D-Druck für Werkzeuge und Anlagenkomponenten können Verpackungsteams Vorlaufzeiten verkürzen, Werkzeugkosten senken und Änderungen vornehmen, ohne sich sofort auf feste Werkzeuge festlegen zu müssen. Da diese Anwendungen genau definiert und gut verstanden sind, können Teams den 3D-Druck in validierte Arbeitsabläufe einführen, ohne das Risiko eines Lebensmittelkontakts zu erhöhen.
Für viele Verpackungshersteller ist der Einstieg bei Werkzeugen und Produktionskomponenten der praktischste Weg zur Einführung der additiven Fertigung und bildet im Laufe der Zeit die Grundlage für fortgeschrittenere lebensmittelsichere Arbeitsabläufe.
Lebensmittelsicherer 3D-Druck ist keine Einheitslösung. Nicht alle Filamente, Harze oder Pulver sind für den Kontakt mit Lebensmitteln geeignet, und viele sind nicht gemäß den FDA- oder EU-Vorschriften für den Kontakt mit Lebensmitteln zugelassen. Selbst wenn ein Material über eine Dokumentation für den Kontakt mit Lebensmitteln verfügt, gilt diese nur für bestimmte Prozesse und Verwendungszwecke, nicht für jede mögliche Anwendung.
Es besteht ein Risiko der Migration oder Auswaschung, insbesondere wenn Teile Hitze, Fetten, Säuren oder aggressiven Reinigungschemikalien ausgesetzt sind. Aus diesem Grund muss die Lebensmittelsicherheit des fertigen Teils unter realen Betriebsbedingungen bewertet werden und darf nicht allein vom Ausgangsmaterial abgeleitet werden.
Die Haltbarkeit ist ein weiterer Faktor. Teile, die anfangs gut funktionieren, können sich nach wiederholten Reinigungs- oder Spülzyklen zersetzen. Angaben wie „spülmaschinenfest“ bedeuten nicht automatisch, dass ein Teil für den regulierten Kontakt mit Lebensmitteln geeignet ist.
Letztendlich muss die Verwendung in Lebensmittelkontaktbereichen stets auf ihre Sicherheit hin validiert werden. Zertifizierungen gelten nur innerhalb definierter Arbeitsabläufe, und die endgültige Verantwortung für die Einhaltung der Vorschriften liegt beim Hersteller, der das Teil in der Produktion einsetzt.
Lebensmittelsicherer und lebensmitteltauglicher 3D-Druck wird nicht durch ein einzelnes Material, einen Drucker oder eine Zertifizierung definiert. Die Sicherheit hängt von der Kombination aus Materialauswahl, Teiledesign und einem kontrollierten, validierten Fertigungsablauf ab, der Nachbearbeitung, Reinigung und Dokumentation umfasst.
Wenn die additive Fertigung mit derselben Sorgfalt behandelt wird wie jede andere regulierte Produktionsmethode, kann sie sicher und effektiv in Lebensmittelproduktionsumgebungen eingesetzt werden.
Stratasys unterstützt den lebensmittelsicheren 3D-Druck durch die Bereitstellung industrieller 3D-Drucktechnologien, dokumentierter Materialien und Workflow-Anleitungen, um Herstellern dabei zu helfen, zu beurteilen, wo additive Fertigung geeignet ist und wo nicht.
