Diskussion über die schmackhaftere Seite des Desktop-3D-Drucks

Jun 03, 2024

Nicht lange nach der Entwicklung der ersten Desktop-3D-Drucker fragten sich die Leute, welche anderen Materialien sie extrudieren könnten. Schließlich ist Plastik nur begrenzt gut und es gibt viele andere interessante Arten von Glibber, die sich zum systematischen Spritzen eignen. Ton, Zement, Wachs, Lot, sogar biologisches Material. Die Möglichkeiten sind riesig und auch heute noch erforschen wir neue Möglichkeiten, die additive Fertigung zu nutzen.

Während sich die Forschung größtenteils auf die Praxis konzentrierte, bestand auch Interesse an den schmackhafteren Anwendungen des 3D-Drucks. Die Möglichkeit, essbare Materialien zu drucken, bietet einige faszinierende kulinarische Möglichkeiten, von der Herstellung realistischer Marmorierung in künstlichen Steaks bis hin zur Herstellung von Dodekaeder-Bonbons mit maßgeschneiderten Füllungen. Leider sind die wenigen lebensmittelechten Drucker, die tatsächlich auf den Markt gekommen sind, nicht unbedingt für Heimwerker gedacht.

Das heißt, bis jetzt. Nach fast einem Jahrzehnt Entwicklungszeit wird Ellie Weinsteins Schokoladen-3D-Drucker-Kit Cocoa Press voraussichtlich noch in diesem Jahr ausgeliefert. Das vom Voron 0.1-Design abgeleitete Kit soll denjenigen mit vorhandener 3D-Druckerfahrung dabei helfen, ihr Repertoire über Kunststoffe hinaus und auf etwas Süßeres zu erweitern.

Wer wäre also besser geeignet, unseren aktuellen 3D-Druck-Food-Hack-Chat zu veranstalten? Ellie nahm sich die Zeit, nicht nur Fragen zur Kakaopresse selbst zu beantworten, sondern auch zur Welt des Druckens essbarer Materialien. Obwohl die Hardware in erster Linie für den Druck von Schokolade konzipiert ist, ist sie mit einigen Verbesserungen in der Lage, auch andere Substanzen wie Zuckerguss oder Erdnussbutter zu extrudieren. Es geht nur darum, die Drucker in die Hände von Hackern und Herstellern zu bekommen und herauszufinden, worauf sie Lust haben.

Warum also Schokolade? Es ist eine ziemlich einfache Frage, mit der man den Chat beginnen kann, aber Ellies Antwort könnte eine Überraschung sein. Es lag nicht nur an der Liebe zur Schokolade oder dem Wunsch, individuelle Süßigkeiten zu drucken, zumindest nicht ausschließlich. Als sie 2014 begann, an den ersten Versionen ihres Druckers herumzubasteln, dachte sie einfach, dass es ein einfach zu verarbeitendes Material sein würde. Der Grundgedanke war, dass es nicht viel Energie zum Schmelzen brauchte und dass es wieder fest werden würde seine eigene bei Raumtemperatur. Obwohl es stimmte, war es genau diese Temperaturempfindlichkeit, die die Arbeit so schwierig machte.

Beispielsweise verfügte die frühe Version des Cocoa Press Hackaday, die Ellie auf der World Maker Faire 2018 in New York vorführte, über ein ausgeklügeltes System zur Erzeugung kalter Luft mithilfe wassergekühlter Peltier-Einheiten, die über die Schokolade geblasen wurde verließ das massive Heizelement. Es funktionierte, aber es war eine komplexe und teure Methode, individuelle Schokoladenformen herzustellen.

Ellie erklärte, dass der Schlüssel darin liege, mit verschiedenen Schokoladenrezepturen zu experimentieren, was letztendlich eine Feinabstimmung der Temperatur ermöglichte, bei der die Schokolade schmolz und sich verfestigte. Dies wiederum ermöglichte eine Vereinfachung der Hardware des Druckers. Es handelt sich um einen interessanten Kompromiss zwischen Chemie und Technik, und obwohl dies bedeutet, dass der Drucker seine eigene Schokoladenmischung verwenden muss, lohnt es sich aufgrund der erheblich reduzierten Teileanzahl und -kosten des Druckers.

Für euch Amateur-Willy Wonkas da draußen teilt sich der Chat an dieser Stelle in eine Diskussion darüber, was in gewöhnlichen Schokoladenleckereien steckt. So etwas sehen wir nicht oft im Hack-Chat, aber es war trotzdem faszinierend. Wir werden hier nicht zu tief darauf eingehen, aber die Kurzfassung ist, dass die Basis der Schokolade (Kakaobutter, Palmöl usw.) bestimmt, wie sie auf unterschiedliche Temperaturen reagiert und ob sie temperiert werden muss, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. „schnappt“, wenn man hineinbeißt. Wussten Sie nie, dass Schokolade temperiert werden muss? Wir auch nicht. Ellie sagt, dass dies der Grund dafür ist, dass eine geschmolzene Tafel Schokolade hinterher nie mehr dieselbe ist, selbst wenn man versucht, sie in den Kühlschrank zu werfen, damit sie wieder fest wird.

Letztendlich sagt Ellie, dass ihre Formel für zusammengesetzte Schokolade (die Palmöl und Kakaobestandteile enthält) bei 33 °C (91 °F) druckbar ist und weder ein beheiztes Bett noch eine geschlossene Kammer erfordert. Sie stellt jedoch fest, dass es eine Obergrenze für die Umgebungstemperatur im Raum gibt – bei Temperaturen über 26 °C (80 °F) nimmt die Druckqualität ab. Interessanterweise ist dies ungefähr die Mindesttemperatur, die Sie mit einem geschlossenen Drucker erreichen würden, wenn Sie mit gängigen Thermoplasten wie PLA und PETG arbeiten.

Auch die Mechanik des Extruders hat im Laufe der Jahre einige Veränderungen erfahren. Schon früh nutzte Ellie Luftdruck, um das Material aus der beheizten Kammer zu drücken, was gewisse Vorteile hatte, aber auch die Komplexität des Designs erhöhte. Die endgültige Hardware verwendet, wie die meisten DIY-Pastenextruderdrucker, die wir gesehen haben, einen motorisierten Kolben. Obwohl dies eine einfache und zuverlässige Möglichkeit ist, dicke Substanzen wie Schokolade zu extrudieren, wurde während des Chats auf ein Problem hingewiesen, nämlich die Bildung von Luftblasen. Das ursprüngliche pneumatische System bewältigte sie problemlos, aber mit einem physischen Kolben müssen die Blasen aus dem Material herausgearbeitet werden – normalerweise durch Erhitzen und Vibrieren der Kammer. Es wurden mehrere Methoden zur Automatisierung dieses Prozesses vorgeschlagen, darunter die Verwendung eines benutzerdefinierten G-Codes oder eines kleinen Unwuchtmotors zum Schütteln des Extruders.

Apropos benutzerdefinierter G-Code: Ein Mitglied des Chats fragte, ob Ellie damit experimentiert habe, den Drucker bei einer bestimmten Schichthöhe anzuhalten, damit auf das Innere des gedruckten Schokoladenobjekts zugegriffen werden könne. Sie bestätigte, dass dies mit dem in PrusaSlicer integrierten Mechanismus möglich ist und dass sie beim Hinzufügen verschiedener fester und flüssiger Füllungen zu Objekten während des Drucks viel Glück hatte. Dies führte natürlich zu einer Diskussion über die verschiedenen verfügbaren Füllmethoden und wie sie sich auf die Arten und Mengen der Füllungen auswirken würden, die mit dieser Methode möglich wären.

Gegen Ende des Chats konzentrierte sich die Diskussion auf einen der vielleicht am wenigsten angenehmen Aspekte beim Drucken essbarer Materialien: das Aufräumen. Der Drucker muss nicht nur gereinigt werden, um sicherzustellen, dass er weiterhin ordnungsgemäß funktioniert, sondern es ist natürlich auch wichtig, dass alles ordnungsgemäß gewaschen wird, um Bakterienwachstum zu verhindern, das zukünftige Ausdrucke beeinträchtigen könnte. Zu diesem Zweck erklärte Ellie, dass es wichtig sei, die Anzahl der Teile zu begrenzen, die tatsächlich mit den Lebensmitteln in Berührung kommen – bei der Kakaopresse sind es nur vier. Wichtig ist auch, dass diese Teile ohne Werkzeug leicht abnehmbar sind und aus einem lebensmittelechten Material wie Edelstahl bestehen.

Wir möchten Ellie Weinstein dafür danken, dass sie sich die Zeit genommen hat, mit uns über ihre Erfahrungen bei der Entwicklung der Kakaopresse zu sprechen. Es ist ein Projekt, das wir nun schon seit mehreren Jahren auf diesen Seiten verfolgen, und wir freuen uns, es endlich so zu sehen kurz vor der kommerziellen Veröffentlichung. Im Laufe der Jahre haben wir mehrere Versuche gesehen, Lebensmitteldrucker zu entwickeln, sowohl von der Hobby-Community als auch von kommerziellen Akteuren, aber nichts hat es geschafft, den Erfolg zu verhindern. Wir hoffen, dass die Kakaopresse endlich neue Maßstäbe setzt – im wahrsten Sinne des Wortes und im übertragenen Sinne.

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