Comment fabriquer des objets imprimés en 3D sûrs pour l’alimentation

Utiliser votre imprimante 3D pour créer des emporte-pièces personnalisés, des décorations de gâteau ou même des ustensiles uniques imprimés en 3D ouvre des possibilités passionnantes en cuisine. Mais avant de lancer l’impression de votre prochain accessoire culinaire, posez-vous cette question : est-il sûr d’utiliser ces objets imprimés au contact des aliments ? Se tromper à ce sujet peut présenter des risques pour la santé. Il est donc essentiel de bien comprendre les procédés liés aux différentes technologies d’impression 3D.

Cet article explique comment aborder la fabrication d’objets imprimés en 3D compatibles avec un usage alimentaire. Nous aborderons :

- Pourquoi les impressions 3D, en particulier celles issues des imprimantes FDM, ne sont souvent pas adaptées au contact alimentaire au départ.

- Le choix des bons matériaux pour le FDM : PETG vs PLA de qualité alimentaire.

- Les considérations de sécurité alimentaire pour d’autres technologies comme le SLA et le SLS.

- Les étapes d’impression importantes pour améliorer la sécurité, principalement en FDM.

- Pourquoi il est recommandé d’utiliser un revêtement compatible avec le contact alimentaire pour les impressions 3D.

- Comment rassembler tous ces éléments pour fabriquer un objet imprimé en 3D sûr pour un usage alimentaire.

Pourquoi les impressions 3D FDM standard peuvent être risquées pour un usage alimentaire

La plupart des imprimantes 3D accessibles fonctionnent en faisant fondre un filament plastique et en le déposant couche par couche : c’est ce qu’on appelle le Fused Deposition Modeling (FDM). Ce procédé pose en lui-même plusieurs défis en matière de sécurité alimentaire :

1. De minuscules interstices

Même lorsque les impressions semblent lisses, le FDM crée des micro-espaces entre les couches. Ces interstices sont des cachettes idéales pour les bactéries provenant des aliments et ils sont extrêmement difficiles à nettoyer complètement.

2. La composition des matériaux

Les plastiques ou filaments FDM courants contiennent souvent des additifs chimiques ou des colorants qui ne sont ni prévus ni testés pour un contact alimentaire. Ces substances peuvent potentiellement migrer vers les aliments.

3. La contamination de l’imprimante

Certaines pièces de l’imprimante FDM, comme une buse standard en laiton, peuvent contenir de faibles quantités de plomb. De plus, le fait de passer d’un type de plastique à un autre peut laisser des résidus à l’intérieur de la machine.

De bonnes pratiques de sécurité en impression 3D sont essentielles dès qu’un usage alimentaire est envisagé, quelle que soit la technologie utilisée.

Choisir le bon matériau pour le FDM : PETG et PLA de qualité alimentaire

Le choix du filament approprié est la première étape essentielle pour l’impression 3D en FDM. Les options les plus couramment envisagées pour des objets destinés au contact alimentaire sont le PETG et certains types spécifiques de PLA certifié pour un usage alimentaire.

PETG (polyéthylène téréphtalate glycol)

Le PETG est souvent recommandé pour les impressions 3D liées à l’alimentaire pour plusieurs raisons :

- Résistance : il est généralement plus solide et moins cassant que le PLA.

- Résistance chimique : le PETG présente en général une bonne résistance chimique, notamment face aux acides alimentaires.

- Impression : l’impression 3D en PETG est courante, bien qu’elle nécessite souvent des températures plus élevées que le PLA.

Il est important de rechercher un PETG pour lequel le fabricant indique une conformité aux normes de contact alimentaire, comme la conformité FDA. Cela garantit que le plastique en lui-même est adapté à cet usage. Beaucoup considèrent ce type certifié comme le meilleur PETG pour ces applications. Concernant le recyclage, le PETG est-il recyclable ? Souvent oui, mais cela dépend des filières locales ; vous pouvez vérifier s’il est accepté sous le code de recyclage n°1.

PLA (acide polylactique)

Le PLA est très populaire et souvent vendu sous forme de filament PLA 1,75 mm sur des bobines de 1 kg. Cependant, pour un usage alimentaire, il est indispensable d’utiliser du PLA de qualité alimentaire.

- La certification est essentielle : le PLA standard contient généralement des additifs qui ne sont pas compatibles avec le contact alimentaire. Il faut impérativement utiliser un PLA explicitement marqué et certifié comme « food grade ».

- Sensibilité à la chaleur : le PLA se ramollit à des températures plus basses que le PETG, ce qui le rend inadapté aux aliments chauds ou au nettoyage au lave-vaisselle.

ABS (acrylonitrile butadiène styrène)

L’ABS est un autre filament FDM courant. Même si la vitesse d’impression de l’ABS peut être intéressante, il n’est généralement pas considéré comme sûr pour un usage alimentaire, car il contient du styrène, une substance à éviter au contact des aliments. Il est donc préférable de s’en tenir à du PETG certifié ou à du PLA de qualité alimentaire pour les applications liées à l’alimentation.

Autres technologies comme le SLA et le SLS

Bien que le FDM soit très répandu, d’autres méthodes d’impression 3D existent, comme le SLA (stéréolithographie) et le SLS (frittage sélectif par laser), chacune présentant des considérations différentes en matière de sécurité alimentaire.

SLA ou impression résine

Cette méthode utilise une lumière UV pour durcir des résines liquides. Même si le SLA permet d’obtenir des surfaces très lisses, les résines standard sont généralement toxiques et ne conviennent pas au contact alimentaire, même après polymérisation. Elles peuvent libérer des substances chimiques. Il existe des résines biocompatibles spéciales, souvent utilisées dans le domaine dentaire, mais elles sont coûteuses et leur sécurité pour le contact alimentaire n’est pas garantie dans tous les cas. Si l’on envisage un usage alimentaire avec une pièce imprimée en SLA, il est essentiel soit de l’utiliser comme moule pour un matériau compatible alimentaire (par exemple en thermoformage), soit d’appliquer un revêtement certifié compatible avec le contact alimentaire pour les impressions 3D. Cependant, des risques subsistent si ce revêtement est endommagé.

SLS ou impression par poudre

Cette méthode utilise un laser pour fusionner une poudre, le plus souvent du nylon. Certaines poudres SLS, comme certains types de nylon PA12, peuvent être certifiées pour le contact alimentaire. Toutefois, les impressions SLS sont naturellement poreuses : elles contiennent de minuscules trous capables de piéger des bactéries, de manière similaire aux lignes de couches du FDM, mais ici de façon intrinsèque à la structure du matériau. Il est donc crucial de sceller les impressions SLS avec un revêtement fiable et certifié pour le contact alimentaire, afin de les rendre non poreuses et suffisamment faciles à nettoyer pour un usage alimentaire.

De manière générale, même si cela reste possible avec beaucoup de précautions et des matériaux ou procédés spécialisés, atteindre un bon niveau de sécurité alimentaire avec le SLA et le SLS présente généralement plus de difficultés (toxicité potentielle des résines, porosité inhérente du SLS) qu’avec le FDM utilisant des filaments certifiés, lequel nécessite néanmoins une manipulation rigoureuse et souvent l’application d’un revêtement.

Conseils sur le processus d’impression pour une meilleure sécurité (focus FDM)

Utiliser le bon plastique ne suffit pas, surtout en FDM. La manière d’imprimer est tout aussi importante :

Utiliser du matériel propre

Employez une buse dédiée en acier inoxydable, qui ne présente pas les risques liés au plomb comme les buses en laiton, et réservez-la uniquement aux filaments FDM compatibles avec un usage alimentaire. Nettoyez soigneusement le chemin du filament dans l’imprimante.

Optimiser les réglages

Utilisez des températures et des vitesses d’impression favorisant une bonne fusion entre les couches, afin de réduire les interstices.

Concevoir simplement

Évitez les designs complexes comportant de petites cavités ou recoins difficiles à nettoyer.

Suivre ces étapes permet d’améliorer la sécurité initiale d’un objet imprimé en 3D destiné à un usage alimentaire, en particulier lors de l’utilisation du FDM.

Pourquoi un revêtement compatible avec le contact alimentaire est important (toutes technologies)

Peu importe que vous utilisiez le FDM, le SLA ou le SLS, les imperfections de surface, comme les lignes de couche ou la porosité naturelle, représentent toujours un risque de piégeage des bactéries. Il est donc fortement recommandé d’appliquer un revêtement certifié pour le contact alimentaire sur presque tous les objets imprimés en 3D destinés à l’alimentation.

• Scelle la surface : un époxy ou une résine certifiée pour le contact alimentaire lisse les imperfections et crée une surface solide et non poreuse.
• Facilite le nettoyage : la surface lissée est beaucoup plus facile à laver efficacement.
• Crée une barrière : le revêtement forme une couche supplémentaire entre le matériau imprimé — même certifié mais encore poreux, ou potentiellement problématique comme certaines résines — et les aliments.

Cette étape est particulièrement cruciale pour les objets que vous prévoyez de réutiliser, comme les ustensiles imprimés en 3D, afin de rendre leur usage vraiment sûr pour l’alimentation.

Fabriquer des impressions 3D sûres pour l’alimentation est possible avec précaution

Il est possible de créer des impressions 3D adaptées à l’alimentation avec précaution et méthode, quel que soit le type de technologie utilisée. Voici les étapes clés :

1. Choisir des matériaux appropriés

- FDM : utilisez des filaments PLA ou PETG certifiés pour le contact alimentaire. Vérifiez les spécifications du filament (souvent 1,75 mm).

- SLA / SLS : prenez conscience des limites importantes : toxicité des résines, porosité des poudres, et recherchez des matériaux certifiés lorsque disponibles. Le post-traitement est crucial pour réduire les risques.

2. Imprimer avec soin, surtout en FDM

- Utilisez des pièces dédiées et propres, comme une buse en acier inoxydable pour le FDM.

- Adaptez les réglages d’impression pour minimiser les défauts et les interstices.

- Maintenez un environnement d’impression propre pour éviter toute contamination.

3. Sceller l’impression

- Appliquez un revêtement certifié compatible avec le contact alimentaire pour obtenir une surface non poreuse et facile à nettoyer.

- Cette étape est vitale pour les impressions SLA et SLS, et fortement recommandée pour presque tous les objets FDM destinés à un usage alimentaire, surtout ceux réutilisables.

Les objets FDM simples et à usage unique présentent généralement moins de risques, mais pour les objets réutilisables ou imprimés avec SLA/SLS, le choix des matériaux et l’application d’un revêtement alimentaire sûr sont essentiels pour réduire efficacement les risques.