H βιομηχανία τροφίμων είναι ένας από τους μεγαλύτερους (και πιο αθόρυβους) τομείς εφαρμογής της τρισδιάστατης εκτύπωσης.
Οι κατασκευαστές τρισδιάστατων εκτυπωτών έρχονται με δειλά βήματα στο προσκήνιο ενημερώνοντας τους καταναλωτές ότι η τρισδιάστατη εκτύπωση μπορεί να φέρει επανάσταση στις βιομηχανίες τροφίμων και ποτών, παρότι πολλές μελέτες περιπτώσεων έχουν περάσει απαρατήρητες.
Σε αντίθεση με την άμεση τρισδιάστατη εκτύπωση τροφίμων, η προσθετική κατασκευή εξαρτημάτων μηχανημάτων συσκευασίας τροφίμων και ποτών δεν είναι τόσο γνωστή στο ευρύ κοινό όσο η τρισδιάστατα εκτυπωμένη σοκολάτα ή ένα πιάτο ζυμαρικών, αλλά μπορεί να είναι μια από τις καινοτομίες που θα πρωταγωνιστήσουν τα επόμενα χρόνια.
Η παραγωγή τροφίμων και ποτών είναι ένας ταχέως αναπτυσσόμενος κλάδος, καθώς μόνο η αγορά εξοπλισμού επεξεργασίας αναμένεται να φθάσει τα 84,9 δισεκατομμύρια δολάρια έως το 2028. Όμως αρκετές προκλήσεις εξακολουθούν να υφίστανται στον κλάδο. Οι κατασκευαστές αντιμετωπίζουν αυξανόμενες πιέσεις κόστους, ελλείψεις εργατικού δυναμικού και διαταραχές στην αλυσίδα εφοδιασμού.
Τα οφέλη από τη χρήση της τρισδιάστατης εκτύπωσης για την καλύτερη λειτουργία των μηχανημάτων της βιομηχανίας τροφίμων και ποτών είναι αυτονόητα. Πρώτον, τα μηχανήματα επεξεργασίας τροφίμων είναι εξαιρετικά πολύπλοκα μηχανικά συγκροτήματα που μπορεί να έχουν πολύ περισσότερα από 2.000 εξαρτήματα, πολλά από τα οποία πρέπει να αποθηκεύονται σε απόθεμα και, ως εκ τούτου, δεν μπορούν να τροποποιηθούν εύκολα όταν βρίσκονται στην παραγωγή.
Η πολυπλοκότητα της όλης διαδικασίας μπορεί να προστεθεί σε ένα εξάρτημα προκειμένου να απλοποιηθεί η εργασία της μηχανής. Αυτό μπορεί να γίνει τόσο με μέταλλα όσο και με πολυμερή, χρησιμοποιώντας διάφορες διαφορετικές διαδικασίες και ακόμη και ένα ευρύ φάσμα μηχανημάτων διαφορετικής τιμής, από Formlabs και Ultimakers επαγγελματικού επιπέδου έως συστήματα εκτόξευσης μεταλλικών PBF και συνδετικών υλικών μετάλλων βιομηχανικού επιπέδου. Ας δούμε μερικά επιτυχημένα παραδείγματα από τα τελευταία χρόνια.
Γραμμές παραγωγής τροφίμων μέσω 3D εκτύπωσης
Μία από τις πρώτες που το έκαναν αυτό ήταν η Additive Industries, η οποία συνεργάστηκε με τον πάροχο υπηρεσιών μεταλλουργίας ΑΜ K3D για την αντιμετώπιση της κοπής ζύμης στη βιομηχανία τροφίμων. Σε συνεργασία με τον όμιλο Kaak, η K3D επικεντρώθηκε στην προσθετική κατασκευή μετάλλων για τη βελτίωση της ποιότητας του ψωμιού μέσω της ακριβούς κοπής της ζύμης.
Ο επανασχεδιασμένος ρομποτικός βραχίονας κοπής ζύμης παρουσιάζει τα πλεονεκτήματα της τρισδιάστατης εκτύπωσης, όπως μια πορώδη λεπίδα που σχηματίζει ένα λεπτό φιλμ αέρα για καθαρότερες κοπές και λιγότερη προσκόλληση της ζύμης. Το μαχαίρι διαθέτει επίσης ένα φυλλοειδές ελατήριο για ρυθμιζόμενη προένταση της λεπίδας, έναν ενσωματωμένο μεντεσέ με ρουλεμάν και μια δομή βελτιστοποιημένης τοπολογίας που μειώνει το βάρος κατά 90%.
Η διαδικασία ενοποίησε 20 εξαρτήματα σε ένα, μειώνοντας τους χρόνους παράδοσης και το κόστος παραγωγής κατά 60% και αυξάνοντας την παραγωγική ικανότητα κατά 20%.
Ακολούθησε η UltiMaker, παρουσιάζοντας πώς η Heineken εφάρμοσε την τρισδιάστατη εκτύπωση στο ζυθοποιείο της στη Σεβίλλη της Ισπανίας για να βελτιώσει την αποδοτικότητα της παραγωγής και τον χρόνο λειτουργίας. Το εργοστάσιο που είναι ικανό να παράγει έως και 500 εκατομμύρια λίτρα μπύρας ετησίως, δημιούργησε ένα εργαστήριο τρισδιάστατης εκτύπωσης για να διερευνήσει αυτές τις δυνατότητες, διαπιστώνοντας ότι η εισαγωγή της τρισδιάστατης εκτύπωσης οδήγησε σε σημαντικά οφέλη, συμπεριλαμβανομένης της εξοικονόμησης κόστους 70-90% ανά εξάρτημα, της αύξησης του χρόνου λειτουργίας της γραμμής παραγωγής, της μεγαλύτερης ευελιξίας και της βελτίωσης της ασφάλειας των εργαζομένων.
Η πρώτη επιτυχημένη εφαρμογή ήταν η δημιουργία βελτιωμένων μάνταλων ασφαλείας για τη συντήρηση μηχανών, εκτυπωμένων σε έντονο κόκκινο χρώμα για λόγους ορατότητας. Αυτό όχι μόνο βελτίωσε την ασφάλεια, αλλά και αύξησε την ευαισθητοποίηση και την εκτίμηση της τρισδιάστατης εκτύπωσης μεταξύ των εργαζομένων.
Η Kaak ήταν επίσης το αντικείμενο μιας άλλης επιτυχημένης εφαρμογής της τρισδιάστατης εκτύπωσης στη βιομηχανία τροφίμων, αυτή τη φορά σε συνεργασία με τον πάροχο υπηρεσιών ΑΜ Materialise. Σε αυτή την περίπτωση, η πρόκληση ήταν η βελτίωση των γραμμών ψησίματος τηγανίτας που οδηγούσε σε υπερβολικά πολλά απόβλητα. Έτσι, η K3D στράφηκε στο λογισμικό Materialise και στο υλικό της Additive Industries. Ο παραδοσιακός σχεδιασμός που χρησιμοποιούνταν σε αυτές τις γραμμές αντιμετώπιζε προβλήματα με τα απόβλητα.
Τώρα, σε κάθε γραμμή παραγωγής παρατηρείται μείωση των απορριμμάτων από τηγανίτες κατά χιλιάδες κιλά, καθώς και αύξηση της παραγωγικότητας κατά 10%. Αυτό ισοδυναμεί με εξοικονόμηση 85.000 ευρώ ετησίως με τη βελτίωση ενός μόνο στοιχείου της διαδικασίας.
Εξαρτήματα μηχανημάτων τροφίμων και ποτών από πολυμερή ασφαλή για τρόφιμα
Μετά από αυτές τις επιτυχημένες περιπτώσεις, η Heineken εντόπισε περαιτέρω ευκαιρίες για την τρισδιάστατη εκτύπωση, όπως η δημιουργία ανταλλακτικών που ήταν δύσκολο να αντικατασταθούν. Η προσέγγιση αυτή εξοικονόμησε χρόνο και χρήμα και επέτρεψε την εκτύπωση πλαστικών εξαρτημάτων ως δομικών αντικαταστατών μεταλλικών εξαρτημάτων. Οι μηχανικοί μπορούσαν να επαναλαμβάνουν γρήγορα τα σχέδια, δοκιμάζοντας τα εξαρτήματα επιτόπου και βελτιώνοντάς τα για βέλτιστη απόδοση.
Η χρήση των εκτυπωτών Ultimaker S5 από το ζυθοποιείο της Σεβίλλης αποδείχθηκε επιτυχής, οδηγώντας σε αυξημένη ασφάλεια των εργαζομένων, μειωμένους χρόνους παράδοσης και εξοικονόμηση κόστους. Κατά μέσο όρο, οι χρόνοι παράδοσης των εκτυπωμένων εξαρτημάτων ήταν 80% ταχύτεροι από την εξωτερική προμήθεια και το κόστος ήταν 80% χαμηλότερο.
Πιο πρόσφατα, ο ιταλικός συνεργάτης της Ultimaker, η 3DItaly, παρήγαγε εργαλεία και άλλα εξαρτήματα για την Policom, μια εταιρεία που παράγει γάλα αμυγδάλου και άλλα εναλλακτικά γαλακτοκομικά προϊόντα. Η εταιρεία χρειαζόταν ένα προσαρμοσμένο χωνί για τη συσκευασία σακουλών με πάστα αμυγδάλου. Η συνεργασία επικεντρώθηκε στο σχεδιασμό εργαλείων κατά παραγγελία, τα οποία, όταν εισήχθησαν στην αλυσίδα παραγωγής, βελτίωσαν την αποδοτικότητά της και μείωσαν το κόστος.
Η τρισδιάστατη εκτύπωση προσέφερε έναν τρόπο να ανταποκριθούν γρήγορα, χωρίς να περιμένουν την εξωτερική παραγωγή για να δοκιμάσουν τις γραμμές με δείγματα συσκευασίας που μπορούν να εκτυπωθούν τρισδιάστατα μέσα σε μια νύχτα.
Για την καλύτερη κατανόηση των ζητημάτων που σχετίζονται με την βιομηχανία τροφίμων και των τρισδιάστατων εκτυπωτών που χρησιμοποιούνται στις γραμμές παραγωγής, ο Greg Paulsen, από το παγκόσμιο δίκτυο υπηρεσιών τρισδιάστατης εκτύπωσης Xometry, παρείχε μια επισκόπηση του τρόπου με τον οποίο οι διάφορες τεχνολογίες μπορούν να εφαρμοστούν στο πλαίσιο της βιομηχανίας τροφίμων και των αναγκών επεξεργασίας τροφίμων.
Στο βίντεο που ακολουθεί, ο Greg διερευνά τα πλεονεκτήματα της τρισδιάστατης εκτύπωσης, ενώ παράλληλα δίνει μια ειλικρινή άποψη για τις προκλήσεις με την εξειδίκευση των εκτυπώσεων για τον υγιεινό σχεδιασμό. Το βίντεο περιλαμβάνει επίσης μια περίληψη των υλικών που μπορούν να αποστειρωθούν, καθώς και ένα νέο φινίρισμα της επιφάνειας, όπως η χημική εξομάλυνση ατμών.
Ακολουθήστε το Cibum 
