Bedre overflader skal forløse potentialet for 3D-print i fødevareindustrien

Fødevareindustrien har hele tiden set et enormt potentiale i 3D-print på grund af designfriheden og produktionsfleksibiliteten, men det er først nu, hvor vi ser nye, bakterieafvisende overflader, at potentialet kan forløses. Sådan lyder det fra Mads Østergaard fra Teknologisk Instituts Center for Industriel 3D-print, som har fulgt udviklingen på tætteste hold.
Brødtekst

3D-print som fremstillingsteknologi har efterhånden været fremme i mere end 30 år, og alligevel er det først nu, at vi for alvor begynder at se 3D-print i fødevareindustrien. Ved første øjekast kan det undre, da teknologien giver en designfrihed og produktionsfleksibilitet, som burde være et perfekt match for netop denne industri, men svaret skal findes i en række krav og ønsker – og kampen for at imødekomme dem.

Mine kolleger og jeg har gennem en årrække arbejdet med 3D-print til fødevareproducenter, og allerede fra starten var der en stor begejstring over teknologiens mange muligheder, for potentialet var – og er stadig – tydeligt.

For det første er det muligt at forenkle konstruktioner. Så hvor man tidligere kunne have 30 forskellige dele i en robotgriber, som alle risikerede at knække af, gør 3D-print det muligt at samle en række funktioner, så man i dag kan komme ned på måske fem dele.

Desuden kan man med 3D-print lave indvendige kanaler i emnerne. Det betyder for eksempel, at man kan designe ekstruderingsdyser til is, chokolade, kager etc. med stor frihed, da dyserne kan laves uden samlinger – og re-designes uden store værktøjsomkostninger.

Pludselig kan man lave ting, som ikke var mulige før, og samtidig er vejen banet for at lave sæsonbetonede varianter, såsom en chokoladefigur til VM i fodbold eller en sommeris med specifik form og smag, uden at det koster flere millioner at omlægge produktionen – i stedet kan det gøres for nogle tusinde kroner.

Krav om dokumentation

En forudsætning for at realisere disse muligheder er dog, at 3D-printproducenterne kan fremvise en såkaldt overensstemmelseserklæring, som dokumenterer, at de overholder kravene for at printe i fødevaremærket materiale.

Det kræver, at der er fuld sporbarhed gennem produktionen, at der er god fremstillingsskik, og at der ikke er migration af smag og duft over i fødevarerne fra de 3D-printede emner. Dette er et lovkrav, som skal efterkommes, før man overhovedet kan gå i gang med at printe.

Det er nu blevet bevist, at 3D-print kan leve op til disse krav, og at materialerne i øvrigt har samme styrke og holdbarhed som andre materialer på markedet. Hermed burde vejen være banet for, at 3D-print kan indtage fødevarebranchen, ikke sandt? Desværre ikke helt.

Bakterierne har været den største barriere

Fødevareindustriens krav til 3D-print er kommet i flere etaper, og da de første godkendelser var på plads, begyndte industrien at se på, om 3D-print rent faktisk var egnet til de fødevarer, der skulle håndteres.

Her viste analyser, at der ikke er problemer, når der er tale om færdigvarer eller andre produkter med lav bakterieforekomst, men hvis man håndterer eksempelvis kyllingefileter, hvor der er større bakterievækst, er POM – eller polyoxymethylen – som man typisk bruger til plastemner i fødevarebranchen, nemmere at rengøre end standard 3D-printet nylon.

Problemet er, at nylon suger vand og dermed også det proteinholdige materiale på fødevarerne, og så begynder bakterierne at vokse. Derfor vil fødevareindustrien gerne have overfladeegenskaber, der minder om det, man kender fra POM – for det virker jo.

Derfor oplevede vi, at kunderne begyndte at spørge til forbedrede overflader på 3D-print, og det har været en generel tendens i branchen. Fordelene ved 3D-print vil fødevareindustrien nemlig gerne have, men prisen bliver for høj, hvis man oftere skal stoppe produktionen for at rengøre, fordi 3D-printet hurtigere begynder at kontaminere fødevarerne.

Materialeudvikling skal hjælpe udbredelsen

Som det har været indtil nu med standard-overflader på 3D-printede emner, har kvaliteten ikke været god nok til en bredere udrulning i fødevareindustrien. Derfor fokuserer 3D-printproducenter på at gøre overfladerne bedre, så barriererne nedbrydes. 

I Center for Industriel 3D-print på Teknologisk Institut har vi for eksempel udviklet en dyppeproces, som sammen med den normale efterbehandling bringer 3D-printet nylon på niveau med rustfrit stål målt på restbakterier. Det er noget, folk kan forholde sig til, fordi det følger branchestandarden, og samtidig betyder det, at nylonet ikke suger væske længere.

Vi har også netop udviklet metaldetekterbart nylonpulver, da metaldetektion er et krav fra flere kunder i industrien. Hvis man eksempelvis producerer en million pizzaer om dagen, vil det nemlig være katastrofalt, hvis et knækket stykke plast endte i en af pakkerne, så hele produktionen skal tilbagekaldes og gennemsøges.

Begge disse løsninger har overensstemmelseserklæringer, men endnu er der ikke mange godkendte alternativer rundt om i verden – og ingen andre i Danmark. Men vi forventer at se flere i løbet af de kommende år, især fordi de løser den forhåndenværende udfordring uden af fordyre produkterne mærkbart.  

Bliver 3D-print så de facto standarden i fødevareindustrien? Nej, det tror jeg ikke, men 3D-print i en overfladebehandlet variant er ved at blive et reelt alternativ til andre fremstillingsprocesser, og så vil det være egenskaberne eller kompleksiteten i det enkelte emne, der afgør, hvilken teknologi man vælger.