CSM Bakery Solutions und 3D Systems arbeiten gemeinsam an einem erstmals gewerblich einsetzbaren 3D-Lebensmitteldrucker. Premiere soll das Gerät 2019 auf dem US-amerikanischen Markt haben; in Europa ist die Einführung für das Jahr 2020 ins Auge gefasst.
Der 3D-Druck erlaubt die Herstellung hochkomplexer Formen und Muster in relativ kurzer Zeit, bei begrenztem Aufwand. In vielen Fällen lassen sich die gedruckten Produkte reproduzieren, sodass viele Artikel gleichzeitig hergestellt werden können.
3D-Drucktechnologien
Am Markt gibt es derzeit eine Reihe an 3D-Drucktechnologien, wie
+ Extrusion
+ Lichtpolymerisation
+ Laminierung
+ Verdrahtung
+ Pulverbett (selektives Heißsintern/Laser- und Tintenstrahlkopf-3D-Druck/Pulverbettdruck)
Drei der Technologien scheinen bei näherer Betrachtung für die Arbeit mit essbaren Materialien als geeignet:
1. Die Extrusion, oder: Fused-Deposition-Modeling
Hierbei handelt es sich um ein definiertes Verfahren, bei dem Material verbunden oder verfestigt wird, um ein dreidimensionales Modell zu erzeugen. Das Material wird dabei schichtweise aufgetragen, bis das Objekt fertiggestellt ist.
2. Selektives Heißsintern/selektives Laser-Sintern
Bei diesem Arbeitsprinzip bringt ein beweglicher Thermal-Druckkopf Hitze auf Schichten thermoreaktiver Pulvermaterialien auf. Wenn eine Schicht fertiggestellt ist, bewegt sich das Pulverbett nach unten und eine Walze trägt eine weitere Schicht des Materials auf. Anschließend beginnt der Vorgang von vorn, bis das definierte Design fertiggestellt ist.
3. Tintenstrahlkopf-3D-Druck/Pulverbettdruck
Der Pulverbettdruck beruht auf dem Grundsatz eines beweglichen Druckkopfes (a), der eine vorgegebene Menge Druckflüssigkeit (Tinte) in ein Pulverbett (e) einbringt. Die Flüssigkeit wird vom Pulver absorbiert und bildet sofort einen festen Rahmen. Das Pulverbett (e) bewegt sich nach unten (f) und eine Walze (b) trägt eine neue Schicht des Materials aus dem Pulverbettmagazin (c) auf. Der Vorgang wird so lange wiederholt, bis das definierte Objekt (d) fertiggestellt ist. (Siehe Zeichnung.)
CSM und 3D Systems arbeiten mit dem Pulverbettdruck, um auf der Grundlage eines digitalen Modells dreidimensionale Objekte zu erstellen. Sie wenden dabei das additive Verfahren des Schichtaufbaus an.
Viele der bestehenden Technologien haben Nachteile für den gewerblichen Einsatz: Zum Beispiel erlauben einige der Verfahren zwar einen Vollfarbdruck, aber keinen Mehrfarbdruck. Außerdem ist die Vielseitigkeit beim Design – was Größe, Form und Funktion angeht – eingeschränkt, wenn Designdefinition und Druck mit angemessener Geschwindigkeit erfolgen sollen. Und: Die Geschmacksvielfalt ist begrenzt.
Vorteile des Pulverbettdrucks gegenüber der Extrusion oder dem selektiven Heißsintern liegen in
+ der Produktivität: Der Pulverbettdruck ermöglicht eine automatisierte Produktion von 1.392 cm³/Std. bei achtstündigem Dauerbetrieb. Extrusionsmethoden können lediglich etwa 60 cm³/Std. verarbeiten und müssen zudem stündlich neu eingestellt werden. Von der Größenordnung her wäre das 100–200 Mal produktiver.
+ einer höheren Auflösung: Der Pulverbettdruck erlaubt ein sehr detailliertes Design von bis zu 300 dpi.
+ komplexeren Designs: Das Prinzip des Drucks in einem Pulverbett, das sich Schicht für Schicht nach unten bewegt, ermöglicht die Erstellung ineinandergreifender Designs.
+ der Möglichkeit eines Mehrfarbdrucks: Der Pulverbettdruck funktioniert nach dem Prinzip eines Standarddruckkopfes, der mit mehreren Farben druckt
+ der Geschmacksvielfalt: Der Pulverbettdruck erlaubt das problemlose Hin- und Herwechseln zwischen verschiedenen Geschmacksrichtungen.
+ einem höheren Ertrag: Unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit und Einfachheit der Produktionsleistung sowie der Kosten des Pulverbettdruckers zeigt der Pulverbettdruck für die Weiterentwicklung für unsere Kunden das beste Preis-Leistungs-Verhältnis.
Die Zusammenarbeit von CSM Bakery Solutions und 3D Systems beinhaltet neben der Forschung und Entwicklung, Konstruktion und Gestaltung auch die konkrete Beschaffung, Entwicklung von Lebensmittelprodukten und Pläne zur Markteinführung. Eine sorgfältige Analyse und umfassende Diskussionen, Planungen und Marktforschung seien erforderlich, so die Unternehmen, um die Innovation zur Marktreife zu bringen.
Über CSM Bakery Solutions
CSM Bakery Solutions ist ein weltweit führender Produzent und Lieferant von Backzutaten, Tiefkühlbackwaren und Services für Handwerksbäckereien, den Foodservice-Markt, industrielle Hersteller von Backwaren sowie den Lebensmitteleinzelhandel. Aus dem Unternehmen heißt es: „Die Experten von CSM Bakery Solutions betreuen Kunden in mehr als 100 Ländern und profitieren dabei von einem internationalen Netzwerk in den Bereichen Innovation und Produktentwicklung sowie von Produktionsstätten rund um den Globus. Zu den CSM-Traditionsmarken zählen einige der Marken, die im Backwarenmarkt größtes Vertrauen genießen, darunter MeisterMarken, Ulmer Spatz, Goldfrost und Baker & Baker.“ Weitere Informationen unter www.csmbakerysolutions.com.
Marianne Kirkegaard, Präsidentin und CEO von CSM Bakery Solutions: „Unsere Vereinbarung mit 3D Systems birgt das Potenzial, die Lebensmittelindustrie grundlegend neu zu gestalten. Der 3D-Druck hat bereits zur Transformation einer ganzen Reihe von Branchen beigetragen, und wir haben allen Grund zu der Annahme, dass das auch für die Lebensmittel-
industrie gelten kann.“
Vyomesh Joshi, Präsident und CEO von 3D Systems: „Unsere Partnerschaft mit CSM ist perfekt geeignet, um unsere Technologie und Fähigkeiten auf das Anwendungs- und Materialspektrum in Richtung Lebensmittel auszudehnen.“
Über 3D Systems
Zum Portfolio von 3D Systems gehören 3D-Produkte und -Services, darunter 3D-Drucker, Druckmaterialien und digitale Designtools. Das Unternehmen besteht seit mehr als 30 Jahren und versteht sich als Urheber des 3D-Drucks. Geräte von 3D Systems finden derzeit u. a. Anwendung im Produktdesign, der industriellen Fertigung und im medizinischen Bereich, wo es beispielsweise darum geht, medizinische oder zahnmedizinische Geräte sowie patientenspezifische chirurgische Instrumente zu drucken.
