Tout savoir sur la sécurité alimentaire en impression 3D

Ces dernières années, l’impression 3D a pris d’assaut l’industrie alimentaire. Du lancement très attendu de l’imprimante 3D chocolat par Cocoa Press jusqu’à l’industrialisation continue de l’impression 3D alimentaire avec des entreprises comme Revo Foods et Steakholder Foods, la création de viande, de poisson et de desserts n’a jamais semblé aussi facile. Cependant, l’application de l’impression 3D ne se limite pas à la création directe d’aliments. Il existe également la possibilité d’utiliser cette technologie pour fabriquer des pièces en contact avec la nourriture, notamment des assiettes, des couverts et même des emballages. Toutefois, il est impératif que ces pièces, même si elles sont produites par impression 3D, garantissent une sécurité alimentaire incontestable lors de leur utilisation.

Mais qu’entend-on exactement par « sécurité alimentaire » ? Quelles sont les aspects les plus importants en matière d’impression 3D ? Nous répondons à ces questions et examinons de plus près la manière dont un utilisateur peut garantir la sécurité alimentaire d’une pièce imprimée en 3D.  Bien que la céramique et les métaux puissent être considérés comme sûrs pour une utilisation alimentaire, notre attention se porte particulièrement sur les plastiques, car ils sont souvent plus accessibles, en particulier lorsqu’il s’agit de fabrication additive non industrielle.

Vaisselle imprimée en 3D par Joe Doucet (crédits photo : Joe Doucet)

Qu’est-ce que la sécurité alimentaire ?

Avant d’aborder le sujet de l’impression 3D alimentaire, il est important de définir le concept de sécurité alimentaire. En général, le terme « alimentaire » fait référence à un matériau susceptible d’entrer en contact direct avec les aliments. Tout matériau ainsi défini doit respecter des normes spécifiques en fonction de son usage prévu, garantissant ainsi l’absence de risque pour la sécurité alimentaire. Toutefois, ces exigences varient en fonction du pays.

Par exemple, aux États-Unis, les réglementations sur les matériaux et les processus de sécurité alimentaire sont édictées par la Food and Drug Administration (FDA). La régulation spécifique se trouve dans le Code of Federal Regulations, Title 21 (CFR 21) de la FDA, qui s’occupe des substances autorisées pour la fabrication de pièces destinées à un usage unique ou répété.  En ce qui concerne l’Union européenne, la sécurité alimentaire des matériaux et des pièces en polymères est encadrée par la directive 10/2011.

En règle générale, afin d’assurer la sécurité alimentaire, une pièce doit respecter plusieurs critères : elle ne doit pas permettre la migration de substances nocives, ne pas répandre de couleurs, d’odeurs ou de goûts, rester sûre dans des conditions d’utilisation normales, être durable, résistante à la corrosion et suffisamment robuste pour supporter des lavages fréquents. Elle doit également présenter une finition avec une surface lisse et facile à nettoyer, sans cassures ni angles internes pointus, et enfin, résister aux piqûres, à l’écaillage, aux rayures, à la déformation et à la décomposition. Ces recommandations doivent être respectées par toute personne qui souhaite utiliser l’impression 3D pour créer des pièces en contact avec des aliments.

Les matériaux ou les pièces qui sont sans danger pour les aliments sont souvent désignés par ce symbole universel.

Le PLA est-il sans danger pour les aliments ?

Avant d’examiner les procédés eux-mêmes, il est important de se pencher sur un aspect majeur : le choix du matériau, surtout en ce qui concerne les plastiques. Récemment, il y a eu des préoccupations quant à la possibilité que ces matériaux laissent des produits chimiques pénétrer dans les aliments. Il existe néanmoins un certain nombre d’entre eux qui peuvent être utilisés. Le polymère le plus utilisé dans l’impression 3D domestique est sans aucun doute le PLA. Ce matériau est très apprécié pour sa facilité d’impression, ainsi que pour sa biodégradabilité (dans les bonnes conditions). Mais peut-il entrer en contact avec les aliments ?

La réponse n’est pas simple. Techniquement, la FDA estime que le PLA pur, sans colorants ni autres additifs, est sans danger pour les produits alimentaires. Cependant, si le PLA est coloré, les additifs peuvent libérer des substances chimiques, le rendant ainsi inadéquat pour les aliments. Il existe également d’autres facteurs qui le rendent moins approprié, notamment sa faible stabilité thermique, ce qui signifie que ses propriétés peuvent être altérées en cas d’exposition à un certain degré de chaleur. Cela le rend inutilisable pour les pièces susceptibles d’être exposées à la chaleur (comme un ustensile conçu pour le micro-ondes). De plus, il n’est pas compatible avec le lave-vaisselle et ne peut pas être nettoyé de manière adéquate, ce qui implique que la pièce doit être à usage unique pour éviter toute contamination bactérienne. Malgré son approbation par la FDA en tant que matériau sécuritaire, ces limitations font du PLA un choix moins optimal pour les applications alimentaires.

Le PLA n’est pas le seul matériau pouvant être considéré comme fiable sur le plan alimentaire. La liste des polymères alimentaires établie par la FDA englobe d’autres matériaux tels que le polypropylène, le PETG (le PET étant le matériau couramment utilisé pour les bouteilles en plastique, bien que le PETG, tout comme le PLA, soit considéré comme sûr pour les aliments tant que le filament ne contient pas d’additifs tels que des colorants), le PA11, le PA12 et le silicone.

Pièces fabriquées par Prusa pour tester la sécurité alimentaire (crédits photo : Prusa Original 3D Printers)

Par ailleurs, plusieurs fabricants de matériaux, notamment BASF et igus, proposent leur propre gamme de matériaux compatibles avec les aliments, en répondant à toutes les normes requises. Mais la sécurité alimentaire d’un matériau ne garantit pas nécessairement celle de la pièce finale, car cela dépend également du processus de fabrication employé.

Comment garantir la sécurité alimentaire en impression 3D ?

Comme nous l’avons mentionné, les matériaux ne sont que la première étape pour garantir une impression 3D sans danger sur le plan alimentaire. Même si vous utilisez des matériaux approuvés par la FDA, le processus d’impression 3D lui-même peut contaminer la pièce, la rendant potentiellement non sécuritaire. Voyons comment l’impression 3D FDM, SLS ou résine peut avoir un impact sur la pièce finale.

L’impression 3D FDM demeure le procédé le plus répandu actuellement, souvent privilégié par les fabricants lors de la création de pièces destinées à être en contact avec des aliments. Cependant, le processus en soi ne garantit pas nécessairement la sécurité alimentaire. Ainsi, certaines considérations spécifiques doivent être prises en compte.

Tout d’abord, en ce qui concerne la buse, la majorité des imprimantes 3D sont équipées d’une buse en laiton, mais certaines peuvent contenir des traces de plomb. La solution la plus sûre consiste à choisir une buse en acier inoxydable, approuvée par la FDA. Il est également préconisé d’opter pour un extrudeur direct plutôt qu’un extrudeur Bowden. De plus, avant d’imprimer en 3D une pièce destinée à des applications alimentaires, il est essentiel de nettoyer méticuleusement l’imprimante 3D afin d’éliminer tout résidu de matériau potentiellement toxique.

Néanmoins, malgré toutes ces considérations de sécurité, l’impression 3D FDM n’est pas considérée comme un procédé d’impression 3D extrêmement sûr pour les aliments. En effet, en raison de sa nature, des espaces sont laissés dans la pièce, notamment entre les couches. Ces espaces peuvent potentiellement devenir des zones propices au développement bactérien, rendant ainsi la pièce inappropriée à la consommation. C’est pour cette raison qu’il est recommandé que les pièces fabriquées à l’aide du procédé FFF pour l’alimentation soient à usage unique ou fassent l’objet d’un post-traitement.

Un revêtement alimentaire peut contribuer à rendre les pièces imprimées en 3D plus adaptées à une utilisation avec des aliments (Credits photo : The Epoxy Experts)

Le lissage et l’application d’un matériau alimentaire, par exemple des résines époxy ou des revêtements en silicone, permettent de sceller les fissures et les pores. Cela crée une surface étanche qui évite l’accumulation de particules alimentaires et facilite le nettoyage. Cependant, il est important de noter que ces revêtements s’usent avec le temps. Par conséquent, même si une pièce n’est pas destinée à un usage unique, il est déconseillé de la maintenir en contact prolongé avec des aliments ou de l’utiliser de manière intensive.

Le revêtement peut également être utilisé avec d’autres procédés d’impression 3D afin d’améliorer la sécurité alimentaire. Prenons l’exemple de l’impression 3D SLA. En général, les procédés d’impression 3D résine ne sont pas considérés comme sûrs pour l’alimentation en raison leur toxicité, même si les pièces finales présentent une surface plus lisse que celles fabriquées avec la technologie FDM. Toutefois, l’ajout d’un revêtement alimentaire peut rendre ces pièces aptes à être utilisées en contact avec des aliments.

Une situation similaire se présente avec l’impression 3D SLS. Même si ce procédé est considéré comme plus sûr pour les aliments que de nombreux autres (car il évite les problèmes liés aux buses ou aux résines), surtout lorsqu’il s’agit d’imprimer du nylon, les pièces demeurent poreuses. C’est pourquoi, une fois de plus, l’utilisation de revêtements alimentaires est fortement recommandée pour sceller de la pièce.

Quoi qu’il en soit, il est important de souligner que même si une impression 3D sans danger pour les aliments est envisageable, elle n’est pas dénuée de risques. La priorité absolue doit être accordée à la sécurité lorsqu’il s’agit de tout ce qui touche à la nourriture, afin de garantir la santé de la personne qui consomme. C’est la raison pour laquelle tout objet entrant en contact avec des articles destinés à la consommation est soumis à des tests approfondis. Néanmoins, en tenant compte de ces facteurs et en veillant à utiliser des matériaux sans danger pour les aliments, l’utilisation d’une imprimante 3D pour fabriquer des pièces telles que des emporte-pièces originaux ou même des couverts peut être envisagée.

Quel est, selon vous, l’élément le plus important à prendre en compte pour l’impression 3D de produits alimentaires ? Partagez votre avis dans les commentaires de l’article. Retrouvez toutes nos vidéos sur notre chaîne YouTube ou suivez-nous sur Facebook ou Twitter !

*Crédits photos: Gregoware sur Cults