Voedselveilig en Food Grade onderdelen 3D printen

Sneller innoveren in de voedingsmiddelenindustrie? De opkomst van Smart Industry binnen de foodsector is niet meer te stoppen. Foodbedrijven zullen dan ook steeds meer te maken krijgen met robotisering, automatisering en digitalisering van processen. Met de inzet van Additive Manufacturing kan de voedingsmiddelenindustrie nog sneller innoveren en voldoen aan de hoge standaard van eisen.

Door Laura van den Biggelaar - Oceanz BV


Waarom 3D printen voor foodtech industry?
De keuze om binnen de foodtech industry te kiezen voor Additive Manufacturing, betekent het produceren van aangepaste onderdelen en complexe of organische vormen. Vooral dit kan zeer aantrekkelijk zijn voor voedselgerelateerde toepassingen. Het reduceert de voorraden en zorgt voor een snelle ontwikkeling van prototypes naar functional parts.  Voorbeelden van toepassingen zijn: grippers, nozzles, machine-onderdelen, protoypes, robots en drones. Food Grade 3D printen leent zich bovendien uitstekend voor end-of-arm-tooling (EOAT), extrusie-mondstukken, mallen en machineonderdelen die direct en/of indirect in contact met voedsel komen.

Eén productiestap: Additive Manufacturing
In tegenstelling tot de fabricagemethoden, worden bijvoorbeeld nozzles direct voedselveilig 3D geprint. Complexe onderdelen worden zo eenvoudig en zonder afval gemaakt in een fractie van de tijd die het met traditionele methoden zou kosten. Het proces is software gestuurd en daarom zeer nauwkeurig. 3D geprinte nozzles zijn zeer geschikt als toepassing in de voedingsindustrie, zowel voor droge materialen en vloeibare voedingsmiddelen. Onder meer bakkerijen, snoepfabrikanten, de vleesverwerkende industrie en zuivelproducenten hebben hier baat bij.

3D printen en end-of-arm-tooling
Een ander goed voorbeeld zijn end-of-arm-tools. Robots worden ingezet voor eindeloos veel toepassingen en industrieën. Ze zijn snel, secuur en 24/7 inzetbaar. Het is juist daarom van essentieel belang dat robots efficiënt en continu werken. Wanneer de end-of-arm-tools beschadigd raken, zorgt dit voor vertraging in het productieproces. Met de inzet van 3D printen is het probleem snel verholpen en kan het productieproces hervat worden. Dankzij Food Grade 3D printmaterialen is dit ook zeer goed toepasbaar in de voedingsmiddelenindustrie. 3D geprinte end-of-arm tools zijn sterk, maar tegelijkertijd licht in gewicht. En dat is een voordeel, want juist met licht gereedschap kan de robotarm sneller en efficiënter bewegen. Tegelijkertijd zorgt dat voor minder slijtage aan de robotarm, minder storing en dus ook minder stilstand. Dit lichtgewicht produceren is mogelijk door ‘freedom of design’ met bijvoorbeeld optimalisatie of holle structuren.

Technologische ontwikkelingen foodsector
“De Food Grade mogelijkheden tonen des te meer aan dat Additive Manufacturing een zeer volwassen proces is. De 3D printtechnologie is hiermee verder in een stroomversnelling gekomen en op een hoger niveau beland. De toename van Smart Industry binnen de foodsector leidt bovendien tot de opkomst van slimme fabrieken met meer machines en robots. Ontwikkelingen waar elk bedrijf in de sector mee te maken krijgt. Foodbedrijven zullen mee móeten gaan in deze technologische ontwikkelingen. Met de inzet van Additive Manufacturing kunnen bedrijven nu nog sneller innoveren en voldoen aan de hoge standaard van eisen”, aldus Stefan Holdinga, COO bij Oceanz 3D printing.

EC 1935/2004: Voedselveilig 3D printen
Wanneer een 3D printbedrijf EC 1935/2004 gecertificeerd is, biedt het de mogelijkheid voor Food Grade 3D printen. Om een voedselveilig 3D geprint product te leveren, moet het materiaal en proces vanzelfsprekend voldoen aan de strenge Europese regelgeving rondom Voedselveiligheid. Dat wordt geborgd met EC 1935/2004, waarbij de producten geproduceerd worden volgens de EC-richtlijn 2023/2006 (Good Manufacturing Proces). Het materiaal van de 3D geprinte onderdelen is daarmee veilig voor productie met consumptie-doeleinden of mag in contact komen met voedsel. Het voldoet aan EU10/2011 migratietesten afhankelijk van contactduur en temperatuur van materiaal.

Techniek: Selective Laser Sintering (SLS)
Het Food Grade 3D printen gebeurt met professionele Selective Laser Sintering (SLS) 3D printers; een breed geaccepteerde technologie om producten uit nylon te vervaardigen. SLS is een op poeder gebaseerde fusietechnologie die een laserstraal gebruikt om polymeerpoeder lokaal te sinteren om onderdelen laag voor laag te bouwen. SLS-onderdelen worden bovendien vaak gebruikt als prototypes voor het bepalen van de vorm, functie en pasvorm van ontwerpen. Vooral in de industrie worden deze later in massaproductie gezet met behulp van spuitgieten.  SLS kan goed worden toegepast om uniek gevormde producten te vervaardigen en is een voordelige keuze voor onder meer kleine serieproductie. Denk bij het optimaliseren ook aan het meeprinten van kanalen of productie in één onderdeel, waardoor assemblage overbodig is. Hygienic design is uiteraard wel een must bij Food Grade-toepassingen.
 

3D printen en hygiënisch ontwerpen/bouwen
Hans van der Steen, business manager bij het Hygienic Design Network (HDN). “Met deze inmiddels bewezen techniek kunnen vormen geprint worden die beter reinigbaar kunnen zijn dan een traditioneel alternatief. Denk daarbij aan het verminderen van capillaire- en dode ruimtes. Daarnaast zijn bij de specialisten, de gebruikte materialen ook geschikt om in contact te komen met voedingsmiddelen”.

Capillaire ruimtes
“Middels de conventionele technieken zijn veel bevestigingen nodig voor het samenbouwen van mechanisch geproduceerde delen. Voor het assembleren van die delen zijn vaak boutverbindingen nodig. Zonder de juiste maatregelen bevat iedere verbinding meerdere capillaire ruimtes. Een capillaire ruimte is een spleet die zelfaanzuigend werkt op vuil en water. De ruimtes zijn zo klein dat ze ook niet gereinigd kunnen worden en daardoor een bron van besmetting kunnen zijn. Het bijna onbeperkt kunnen ontwerpen van de te printen delen, geeft de mogelijkheid om de capillaire ruimtes aanzienlijk te reduceren.

Dode ruimtes
Door rekening te houden met de hygiënische ontwerpaspecten, kan vuilophoping voorkomen worden. Eventuele dode ruimtes kunnen goed bereikbaar gemaakt worden voor reiniging en de vormen kunnen het printdeel goed zelfdrainend maken. Dit zijn de voorwaarden om dode ruimtes te voorkomen. Bij de traditionele technische bewerkingen is dit moeilijker of soms zelfs helemaal niet te realiseren. 3D printen van die onderdelen is daarom een praktische en wellicht ook een goedkopere oplossing.

Voorwaarde
Volgens de verordening EC1935/2004 moeten de materialen die bedoeld zijn om in contact te komen met voedingsmiddelen, daarvoor geschikt zijn. De materialen mogen geen kleur, geur of smaak afgeven aan het voedingsmiddel. Daarnaast geldt een traceerbaarheidsplicht en moet de kwaliteit aantoonbaar geborgd zijn. RVS is een risicoloos materiaal en daarvoor moet men alleen aantonen dat het RVS betreft. Voor kunststoffen geldt ook nog de verordening EC10/2011. In deze Europese wet staat dat voor materialen alleen goedgekeurde grondstoffen gebruikt mogen worden en de grondstoffen uit de negatieve lijst, niet toegepast mogen zijn. Bij kunststoffen moeten daarvoor de zogenaamde migratierapporten meegeleverd worden met de EC1935/2004 verklaring. Let daarbij op wanneer u kunststof 3D print objecten gaat kopen of gebruiken.