How to turn your 3D printer into a food printer

Hoewel de pandemie ons heeft beperkt in het doen van veel activiteiten die we leuk vinden, zijn huishoudelijke hobby's zoals doe-het-zelven, bakken en knutselen populairder geworden. Nu is er een manier om al deze vaardigheden te combineren om iets geheel nieuws te creëren. Wat je echter nodig hebt, is een 3D-printer.

3D-printers printen alles van plastic, snel en in elke vorm die je maar wilt. Maar er is veel wat ze niet kunnen. Je kon geen pasta 3D-printen in de vorm van de favoriete tekenfilmfiguren van je kinderen of een pizza maken in de vorm van het logo van je voetbalteam – tot nu toe dan. Ons nieuwe onderzoeksartikel, gepubliceerd in Data in Brief, toont een eenvoudige manier om je 3D-printer opnieuw te ontwerpen om voorwerpen van voedsel of klei te maken.

De afgelopen jaren is 3D-printen uit de sciencefiction, onderzoekslaboratoria en techbedrijven gekomen en binnen het bereik van enthousiaste hobbyisten beland. Dat komt doordat de printers goedkoper worden en gemakkelijker te gebruiken zijn. Verschillende concurrerende merken verkopen online 3D-printer bouwpakketten voor minder dan £300 en de verbruiksmaterialen, plastic filamenten, voor minder dan £20 per kilogram.

Hoewel 3D-printers misschien klinken als zeer gecompliceerde, futuristische machines, is het eigenlijk vrij eenvoudig om te begrijpen hoe ze werken. De software voor het besturen van een 3D-printer neemt een 3D-afbeelding en snijdt deze in vele 2D- (platte) afbeeldingen. De printer tekent, zoals geïnstrueerd door de software, vervolgens deze platte afbeeldingen boven op elkaar met gesmolten plastic als inkt. Deze stapel dunne lagen wordt een vast object.

Om dit te realiseren, duwt een elektromotor in de printer het kunststof filament in een spuitmond, die wordt verwarmd tot meer dan 200°C - waardoor het filament smelt en uit de spuitmond wordt geperst. Dit printkop, bestaande uit de spuitmond en de motor, kan in alle drie de richtingen bewegen (lengte, breedte en hoogte) omdat het gemonteerd is op een afzonderlijke opstelling van motoren, katrollen, riemen en schroeven voor elk van deze richtingen. Een 3D-printer is niets anders dan de printkop, de bewegingsopstelling en een printplaat die deze twee aanstuurt en communiceert met de computer.

Stel je voor dat je je vrienden gepersonaliseerde cakes of koffiemokken cadeau doet die van klei zijn geprint. Hiervoor heb je een 3D-printer nodig die pasta's, gels of slibachtige materialen als grondstof gebruikt in plaats van plastic filament. De gels of pasta's kunnen klei zijn of iets eetbaars waar je een vorm van wilt maken, bijvoorbeeld gelei, deeg, zachte kaas en jam.

Zo'n printer kan een lege "patroon" hebben om je grondstof in te doen en een printkop die kan "printen" vanuit deze patroon. Dergelijke printers zijn al jaren beschikbaar. Deze zijn echter over het algemeen duurder dan £1.000. Maar wie heeft ze nodig als je er zelf een thuis kunt maken en er plezier aan kunt beleven?

Ons nieuwe onderzoek laat precies zien hoe je een goedkope, plastic 3D-printer kunt aanpassen om gels en pasta's te printen. De sleutel is het vervangen van de printkop die plastic smelt door een "spuitenpomp", een opstelling die een gewone plastic injectiespuit vasthoudt en het materiaal perst wanneer dat nodig is. De plastic spuit zelf fungeert als de printercartridge. De spuitenpomp is slechts een plastic frame dat de spuit vasthoudt. De motor kan worden gebruikt om een schroef te draaien die een moer naar beneden duwt, waardoor de zuiger van de spuit wordt ingedrukt en het materiaal uit de naald van de spuit wordt geperst.

Maar hoe maak je de spuitenpomp? Daar wordt het interessant. Je kunt hem van plastic 3D-printen voordat je de printer aanpast. Ons wetenschappelijke artikel, dat gratis te lezen is, bevat alle 3D-afbeeldingen die je nodig hebt om alle onderdelen te printen en de exacte stappen om ze in elkaar te zetten.

Je kunt de printer voor en na de modificatie zien op de onderstaande afbeelding:

De spuit kan gevuld worden met bijna elke halfvaste stof en deze op dezelfde manier 3D-printen als je zou doen met een plastic printer. Bijvoorbeeld, we hebben twee verschillende soorten voedselveilige gommen 3D-geprint, zoals te zien is op de afbeelding hieronder:

Zodra je je printer hebt aangepast, kun je ook gemakkelijk terugschakelen naar het oude printkopje als je weer met kunststof wilt printen. Veel plezier!

Geschreven door Saumil Vadodaria, Onderzoeksmedewerker, Chemische Technologie, Universiteit van Birmingham. Dit artikel is opnieuw gepubliceerd van The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.