La technologie des imprimantes 3D a parcouru un long chemin depuis l’expiration du brevet original. Les objets modernes imprimés en 3D peuvent être fabriqués avec une variété de propriétés physiques, y compris une flexibilité impressionnante. Le filament 3D flexible a de nombreuses applications, notamment les étuis de téléphone, les amortisseurs de vibrations intégrés et les manchons de protection appliqués sur des objets en métal dur. Mais est-ce sans danger pour la nourriture ?
Les filaments d’impression 3D flexibles et les produits à base de filaments ne sont généralement pas sûrs pour les aliments. Cela est dû à la composition chimique du filament flexible et du filament d’impression 3D en général, à la contamination par les métaux lourds de la buse de l’imprimante, à la contamination bactérienne et à la difficulté de nettoyer la plupart des objets imprimés en 3D.
Cet article explorera pourquoi le filament d’impression 3D flexible n’est généralement pas sans danger pour les aliments et discutera d’autres utilisations sans danger pour les aliments pour le filament flexible.
Qu’est-ce que la « sécurité alimentaire » ?
Selon la Food and Drug Administration américaine, «aliments sains» signifie qu’« un matériau de qualité alimentaire convient également à l’usage auquel il est destiné et ne créera pas de danger pour la sécurité alimentaire ».
C’est du jargon juridique pour « tout matériau qui n’est pas susceptible de rendre les gens malades s’ils mangent des aliments en contact physique avec un tel matériau ». C’est une définition raisonnablement nébuleuse typique de l’ère de « l’autoréglementation » des entreprises.
Même selon la définition relativement vague du gouvernement fédéral des États-Unis, le filament flexible pour imprimantes 3D n’est généralement pas sûr pour les aliments. Voici pourquoi.
Composition chimique
Le plastique n’est généralement pas considéré comme sûr pour la consommation humaine, et le filament d’impression 3D flexible comprend plusieurs types de plastique. Les matériaux de base les plus courants pour les filaments d’impression 3D, souples ou non, sont les plastiques ABS et PLA.
Le plastique ABS libère des fumées toxiques lorsqu’il est chauffé et le plastique PLA fournit un milieu de croissance décent pour les bactéries.
Les produits chimiques qui sont ajoutés aux plastiques pour augmenter la flexibilité ne sont généralement pas non plus bénéfiques pour la santé humaine.
Contamination par les métaux lourds
Les métaux utilisés pour fabriquer les buses d’impression 3D disponibles dans le commerce peuvent avoir des effets secondaires dangereux. Les imprimantes 3D disponibles dans le commerce fonctionnent généralement en faisant fondre divers types de plastique et en déposant le plastique fondu sur une surface dure.
Les buses doivent normalement être en métal pour résister à des températures supérieures à la moyenne. Le matériau le plus courant est le laiton. Alliage de 60 à 70 % de cuivre et de 30 à 40 % de zinc, le laiton est un métal peu coûteux avec un point de fusion relativement élevé d’environ 900 °C (1652 °F).
Bien que les deux soient essentiels au bon fonctionnement du corps humain, des niveaux supérieurs à la normale de cuivre et de zinc sont malsains.
Cela étant dit, le plus gros problème avec les buses en laiton utilisées par les imprimantes 3D est les autres métaux inclus dans les alliages spécifiques, en particulier le plomb. Le plomb est utilisé comme fondant dans la production de nombreux métaux à usage commercial en raison de son point de fusion relativement bas.
L’humanité connaît les effets nocifs du plomb sur la santé depuis des milliers d’années. Pourtant, nous continuons à l’utiliser pour de nombreuses applications car il est courant et plus facile à utiliser. Pour préserver votre santé, vous ne devez pas manger avec ou à partir d’articles fabriqués avec du plomb.
contamination bactérienne
Les objets imprimés en 3D peuvent sembler lisses et solides à l’œil humain, mais ils ne le sont pas. À l’échelle microscopique, la surface des objets imprimés en 3D présente des fissures et des fissures microscopiques entrecroisées. Ces imperfections sont d’excellents habitats pour les bactéries et autres micro-organismes potentiellement dangereux.
Selon un article paru en mars 2021 dans le magazine Frontières en microbiologie, les imperfections de surface des objets imprimés en 3D peuvent abriter un « film bactérien ». Un film bactérien est une colonie de bactéries et d’autres micro-organismes qui colonisent toutes les surfaces qu’ils peuvent. Vous avez probablement des biofilms vivant sur vos dents.
Le problème est que ces communautés microscopiques qui vivent sur des pièces imprimées en 3D peuvent inclure des espèces infectieuses ou produire des produits chimiques toxiques pour l’homme. Les auteurs de l’article susmentionné ont trouvé plusieurs espèces de bactéries E. coli et staphylocoques présentes dans des échantillons de pièces imprimées en 3D.
Plusieurs de ces pièces étaient de « qualité médicale », destinées à être implantées dans le corps humain.
Les films bactériens peuvent être détruits avec de l’eau chaude au-dessus de 130℃ (266°F) et des produits chimiques antiseptiques conventionnels. Malheureusement, les objets imprimés en 3D ne peuvent généralement pas être nettoyés à l’aide de ces méthodes.
difficultés de nettoyage
Actuellement, les imprimantes 3D disponibles sur le marché utilisent différentes variétés de thermoplastiques. Les thermoplastiques sont des matériaux à base de polymères qui deviennent flexibles ou moulables lorsque leurs températures sont élevées et se solidifient lorsqu’ils reviennent à température ambiante.
Le plastique PLA devient flexible autour de 130℃(266°F) et fond entre 170℃(338°F) et 180℃(356°F). C’est également dans la même gamme que les températures de l’eau utilisées par les lave-vaisselle disponibles dans le commerce. Le plastique ABS fond à environ 230 ℃ (446 °F), mais comme mentionné ci-dessus, il libère des produits chimiques toxiques lorsqu’il est chauffé.
Les produits fabriqués avec la plupart des imprimantes 3D disponibles dans le commerce et des filaments à base de PLA sont susceptibles de fondre ou de se déformer lorsqu’ils sont exposés à de l’eau chaude et ne peuvent donc pas être nettoyés avec des lave-vaisselle domestiques.
Si vous voulez le nettoyer, vous devez utiliser d’autres méthodes telles que des produits chimiques antiseptiques. Le problème ici est que le PLA, l’ABS et la plupart des autres composés de base utilisés dans les filaments 3D flexibles sont susceptibles de réagir ou de se dissoudre au contact d’antiseptiques traditionnels comme l’alcool ou l’acétone.
Des filaments d’imprimante 3D qui fondent à des températures supérieures à 300℃ (572°F) sont disponibles et pourraient théoriquement passer au lave-vaisselle. Mais la plupart des imprimantes 3D disponibles dans le commerce ne sont pas conçues pour fonctionner à cette température…
Utilisations sans danger pour les aliments
Pour les raisons décrites plus haut dans cet article, les objets imprimés avec des filaments standard ou flexibles ne sont généralement pas « sans danger pour les aliments », mais ils peuvent être utilisés dans des applications sans danger pour les aliments.
L’une des utilisations industrielles quotidiennes de l’impression 3D est la production de moules utilisés pour fabriquer des produits finis. Les propriétaires privés d’imprimantes 3D disponibles dans le commerce peuvent le faire, bien que le processus de conception dans le logiciel de conception assistée par ordinateur requis demande un peu plus de main-d’œuvre.
Des résines thermodurcissables sans danger pour les aliments et lavables au lave-vaisselle sont disponibles en ligne. Le filament 3D flexible peut être un matériau idéal pour mouler des produits fabriqués à partir de ces matériaux.
Les filaments d’impression 3D en plastique PLA et en nylon ne contiennent ni ne libèrent de produits chimiques toxiques. Le PLA, qui est généralement fabriqué à partir de maïs, commence à se déformer à une température relativement basse de 60℃ (140°F) et est sensible à certains produits chimiques antiseptiques. Les filaments à base de nylon sont plus difficiles à travailler, bien qu’il en existe plusieurs qui sont approuvés comme « sans danger pour les aliments » par la FDA américaine.
Pour réduire le risque de contamination par les métaux lourds, une buse en laiton potentiellement contaminée par le plomb peut être remplacée par une buse en acier. Ceux-ci sont plus chers et moins courants sur le marché.
Plusieurs sites Web dédiés à l’impression 3D proposent des guides sur les processus de post-production pour rendre les pièces imprimées en 3D sans danger pour les aliments. Ils impliquent généralement le revêtement d’objets imprimés en 3D avec des résines sans danger pour les aliments.
Mais si vous ne pouvez effectuer aucune de ces étapes mais que vous souhaitez tout de même utiliser un ustensile flexible imprimé en 3D pour manipuler les aliments, essayez au moins de réduire au minimum le contact entre l’ustensile et les aliments. Les articles imprimés en 3D sont peu coûteux par rapport aux pièces de production traditionnelles à faible volume, les filaments d’impression coûtant en moyenne 7,5 cents par mètre. Par conséquent, utiliser un ustensile de cuisine imprimé en 3D ne vous coûtera pas cher si vous ne le faites pas trop souvent. Le PLA est également entièrement biodégradable.
conclusion
En bref, le filament d’imprimante 3D flexible et les objets imprimés avec ne sont généralement pas de qualité alimentaire. Les filaments flexibles peuvent être utilisés dans des applications de sécurité alimentaire. L’impression 3D sera l’une des technologies les plus critiques pour le reste du 21ème siècle.
Cependant, à l’heure actuelle, vous ne devriez pas utiliser quoi que ce soit d’imprimé en 3D pour manipuler vos aliments, à moins que vous ne souhaitiez faire un effort supplémentaire dans la production.
Olive Angelini a couvert l’informatique, la CAO et le BIM pour les magazines Building Design + Construction, Structural Engineer et CE News. Il a remporté six prix de l’American Society of Business Publications Editors et a fait partie de l’équipe de reportage du prix Jesse H. Neal 2012 pour la meilleure série d’histoires liées à un sujet.