3D-Drucker für Schokolade: Funktionsweise, Modelle und Einsatzfelder
Der 3D-Schokoladendruck funktioniert wie der 3D-Plastikdruck. Anstatt aus Plastik kann man mit dem Choc Creator V2.0 Plus Zeichnungen und Miniaturobjekte aus Schokolade drucken. Eine erste Idee für ein Schokoladenkunstwerk wird zunächst in ein 3D-Modell, und anschließend in einen Anweisungscode umgewandelt, der von der innovativen Maschine gelesen werden kann. Sobald der Code fertig ist, kann er in den Choc Creator V2.0 Plus geladen werden, um das Objekt schichtweise zu drucken.
Grundprinzipien: Vom 3D-Modell zum essbaren Objekt
Um ein 3D-Objekt aus dem Nichts zu erschaffen, bedarf es einer Kombination aus hochwertiger Software, geeigneten Materialien und industrietauglichen Werkzeugen. Zunächst benötigen Sie eine 3D-Datei, die Sie durch Herunterladen, 3D-Scannen oder Selbstentwerfen erhalten können. Wie kann man ein 3D-Modell erstellen? Es gibt mindestens zwei Möglichkeiten: die Verwendung einer 3D-Modellierungssoftware oder das Digitalisieren von realen Objekten durch 3D-Scannen. Beide Methoden haben Vor- und Nachteile, doch sollte Auswahl weitgehend von den Anforderungen Ihres Projekts abhängen.
Sobald Ihr 3D-Modell fertig ist, können Sie damit beginnen, es zu drucken. Die Slicing-Software wird als Vermittler zwischen Ihrem 3D-Modell und Ihrem 3D-Drucker benötigt. Einfach ausgedrückt, übersetzen „Slicer“ Ihre Datei in das Format oder die Steuersprache, die Ihr 3D-Drucker versteht (bei vielen Druckern ist dies der G-Code, während verschiedene andere in ihrem eigenen Format arbeiten). Slicer zerlegen Ihr Modell in zahlreiche flache Schichten, die ein 3D-Drucker benötigt, um seine Arbeit ordnungsgemäß zu erledigen.
Technologien und Prozesse im Vergleich
Beim eigentlichen Druck gibt es viele Technologien; für Schokolade ist in der Praxis meist eine Form der Materialextrusion (analog zu FDM/FFF) relevant: Bei diesem Verfahren wird ein Filament bzw. eine pastöse Masse durch einen beweglichen, beheizten Extruder geführt. Das Material schmilzt, während es durch die Düse des Extruders gedrückt wird. Der Extruder folgt einem vorgegebenen Weg und legt das Material auf einer Bauplattform ab; Schicht für Schicht entsteht so das Objekt.
Der 3D-Schokoladendruck ähnelt dem industriellen Schichtverfahren: Der Drucker druckt nun Schicht für Schicht die Schokolade aufeinander, bis die bestimmte Form des vorher gewählten Spritzguss fertiggestellt ist. Dieser Druckprozess gleicht dem 3D-Druckprozess aus der Industrie, bei dem ebenfalls die Druckmasse nach einer Vorlage im Schichtverfahren aufeinander aufgetragen wird, um eine dreidimensionale Form zu erreichen.
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Materialien: Welche "Tinten" eignen sich für Schokolade?
Was bei 3D-Druckern der zu verwendenden „Tinte“ entspricht, ist beim Lebensmitteldruck besonders wichtig. Bei Schokoladendruckern kommt meist Kuvertüre oder spezielle Schokoladenrohmasse zum Einsatz. Die Kuvertüre wird nach höchsten Standards von Felchlin in der Schweiz produziert. Die dunkle Variante mit 65% Kakaogehalt wurde sogar schon als beste Kuvertüre der Welt ausgezeichnet.
Der choc mate 2 verarbeitet keine speziell für den 3D-Druck angepasst Schokolade oder geschmacklich und qualitativ minderwertigere Fettglasur sondern ist in der Lage jede Schokolade bzw. Kuvertüre zu verarbeiten. Möglich macht das eine hoch präzise Temperatursteuerung, welche die Kuvertüre im Druckkopf temperiert hält. Verwendet man die speziell dafür entwickelten „Schokoladensticks“ entfällt sogar das manuelle Temperieren.
Gerätebeispiele: Vom Hobbygerät bis zur professionellen Lösung
mycusini - Schokolade zu Hause drucken
Mit dem mycusini 3D-Schokoladendrucker ist dies jetzt möglich! Egal ob Pralinen oder eine Tafel Schokolade - mit dem revolutionären 3D-Schokoladendrucker kann sich jeder seine Süßigkeiten daheim selber ausdrucken. Der 3D-Drucker ist in etwa so groß wie eine Espressomaschine und passt so in jede Küche. Über ein kleines Display wird der Drucker gesteuert und der Druckprozess eingeleitet. Als Erstes muss der 3D-Schokoladendrucker mit der Schokoladenrohmasse befüllt werden. Nachdem diese aufgewärmt wurde, kann mit dem Drucken der leckeren Süßigkeit begonnen werden.
Das Display informiert konstant über den Fortschritt des Druckprozesses und gibt gegebenenfalls Handlungsanweisungen, wenn beispielsweise die Schokoladenkartusche ersetzt werden muss oder die fertig gedruckten Schokoladenteile aus dem Drucker genommen werden können. Die Handhabung des Druckers ist durch das Display sehr einfach und der Druckprozess gut nachvollziehbar, weshalb der 3D-Drucker für Schokolade sich auch für Laien eignet. Es ist kein großes technisches Verständnis vonnöten, um den 3D-Schokoladendrucker zu bedienen und allein deswegen ist er ein spannendes neues Küchengerät, das vor allem bei Schokoladenliebhabern für Freude sorgen kann.
Choco3D - kompakte Lösung für Gastronomie und Heimgebrauch
Der Choco3D Food 3D-Drucker wurde entwickelt, um Massenprodukte aus Schokolade, Glasur, Paste und Käse herzustellen. Dieses Modell hat kleine Abmessungen und ein geringes Gewicht und kann daher eine hervorragende Option für mobile Küchen für den Heimgebrauch sowie für Cafés und Restaurants sein, die ihre Speisekarte abwechslungsreicher gestalten möchten. Der Choco3D 3D-Drucker ist mit einem Touchscreen für eine einfache Bedienung ausgestattet.
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Der Choco3D 3D-Drucker ist eine großartige Option für einen 3D-Drucker in Lebensmittelqualität, mit dem benutzerdefinierte Kochprodukte erstellt werden können. Dieses Modell ist sehr bequem zu bedienen und ermöglicht es Ihnen, mit so erschwinglichen Materialien wie Teig, Schokolade, Glasur, Paste, Käse zu drucken, aus denen Sie verschiedene Süßigkeiten direkt auf der Oberfläche von Brot, Keksen, Lebkuchen und Waffeln herstellen können.
TECHNISCHE EIGENSCHAFTEN: FDM-Drucktechnologie, Druckbereich 250 x 220 x 120 mm, Die Dicke der Schichten beträgt 0,4 mm (400 Mikrometer). Maximale Druckgeschwindigkeit 50-200 mm/s, Anzahl der Extruder 1, Proprietärer Extrudertyp Shoko Extruder, Betriebstemperatur 50 °C. Der 3D-Drucker Choco3D ist ein hervorragender Assistent für Restaurants, Cafés, Bäckereien und Kaffeehäuser, da Teig gebacken und auf Lebensmitteln lasergraviert werden kann, mit denen Sie das Logo und den Namen drucken können.
choc mate 2 von chocolate³ - professionelle Konditorei-Lösung
Der Kopf von chocolate³ ist Benedikt Daschner, ein innovativer Konditormeister mit technischem Know-how. Mit seinen Schokoladen 3D-Druckern katapultiert er die Schokoladenverarbeitung ins 21. Jahrhundert. Seit 2018 druckt chocolate³ Schriftzüge, Logos und weitere Kunstwerke aus Schokolade. Neben Tortendekorationen, essbaren Cake-Toppern und außergewöhnlichen Geschenken produziert der Schokoladendrucker aber auch Gastgeschenke und Marketing-Artikel für Messen, Konditoreien, gehobene Restaurants und Hotels.
Die vergangenen drei Jahre haben uns gezeigt wie groß die Nachfrage nach hochwertiger, personalisierter Schokolade ist. Das hat uns immer weiter angespornt, erzählt Benedikt Daschner. Bereits die erste Version des Schokoladendruckers erhielt im März 2019 auf der IHM den Bundespreis für besondere innovatorische Leistungen für das Handwerk. Beim choc mate 2 kann die Schokolade in Zehntelschritten temperiert werden. Beim normalen 3D-Druck kann man für die Temperatur nur zwischen vollen Gradzahlen wählen. Bei der Verarbeitung von Schokolade kommt es jedoch auf ein Zehntelgrad an.
Der Schokoladendruck entsteht dabei in Schichten mit 0,1 bis 0,5 mm Höhe. Stimmt die Temperatur, entsteht so ein Ergebnis, dem man nicht mehr ansieht, dass es gedruckt worden ist. Neu ist auch die Möglichkeit Schokoladentafeln und Pralinen ganz ohne Farb- oder Zusatzstoffe zu personalisieren. Der choc mate 2 kann filigrane Elemente wie z.B. Logos und die Handschrift des Kunden in einer Präzision auf Schokoladentafeln drucken, wie es von Hand nicht möglich ist. Um selbst kleinste Details darstellen zu können, wird mit Düsen von rund 0,5 mm Durchmesser gearbeitet.
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Praktische Anwendung: Design, Formen und Nachbearbeitung
Die häufigste Methode zur Herstellung von Schokolade und Pralinen ist die Verwendung vorgefertigter Silikonformen, die mit geschmolzener Schokolade gefüllt und anschließend abgekühlt werden. Durch Design und 3D-Druck personalisierter Schokoladenformen ist es möglich, einen Grad an Detail und Individualisierung zu erreichen, der bislang nur Meisterkonditoren vorbehalten war. Personalisierte Formen für Schokolade, Pralinen und andere Süßigkeiten müssen lebensmittelecht, flexibel und idealerweise wiederverwendbar sein.
Als erstes entwerfen Sie die Form. Für unsere Valentinstagspralinen erstellen wir Formen für zwei Designs: eine Blume und ein filigran verziertes Ei. Die erfolgreichsten Modelle sind solche ohne Hinterschneidungen, durch die sich die Form im Kunststoff verfangen kann. Drucken Sie die Form aus einem steifen Material. High Temp Resin von Formlabs eignet sich ideal für den Druck zum Vakuumformen. Vakuumformen Sie die Form mithilfe von lebensmittelechtem Kunststoff wie Polyethylen mit hoher Dichte (HDPE). Damit die Form flexibel ist, sollte der Kunststoff ungefähr 0,25 mm dick sein. Waschen Sie die Form mit Seife und Wasser. Temperieren Sie die Schokolade und gießen Sie sie langsam in die Kunststoffform. Entfernen Sie die Schokolade vorsichtig, indem Sie die Form biegen.
Vorteile, Herausforderungen und Einsatzpotenzial
Während traditionelle Herstellungsverfahren oftmals an der Komplexität eines zu druckenden Objekts scheitern, machen 3D-Drucker hingegen keinen Unterschied zwischen einfachen und komplexen Formen und benötigen für den Druckprozess nur einen einzigen Arbeitsschritt. Ein Werkzeug- oder Maschinenwechsel entfällt ebenso wie die Anfertigung einer neuen Gießform für ein neues Produkt. Benötigt wird beim 3D-Druck somit nur ein digitales 3D-Modell, das am Computer immer wieder neu angepasst werden kann.
Insbesondere bei kleinen Produktionsmengen und individuellen Produkten zeigt 3D-Druck hinsichtlich der Herstellungskosten einen entscheidenden Vorteil gegenüber traditionellen Herstellungsverfahren. Bäckereien, Konditoreien und Restaurants profitieren von der geometrischen Designfreiheit und können auf diese Weise eine höhere Wertschöpfung für die erzeugten Produkte erzielen. Lipton et al. (2015) sehen vor allem in dieser „Small Scale Food Production“ einen Trend, der zur Weiterentwicklung des 3D-Lebensmitteldrucks beitragen kann.
Den Vorteilen der 3D-Drucktechnologie stehen auch einige Nachteile gegenüber. Anhand der bereits zuvor aufgeführten Beispiele wird deutlich, dass der 3D-Lebensmitteldruck zum gegenwärtigen Zeitpunkt keine Relevanz für die Massenproduktion besitzt. Es ergibt sich darüber hinaus ein Trade-off zwischen Fertigungszeit und Druckqualität. Die Zusammensetzung von Nahrungsmitteln hinsichtlich der chemischen und physikalischen Eigenschaften sowie Unterschiede bei Temperaturbeständigkeit und Haltbarkeit machen außerdem deutlich, dass nicht alle Nahrungsmittel für den 3D-Lebensmitteldruck geeignet sind.
Eine große Herausforderung besteht in weiteren Verarbeitungsschritten wie dem Kochen, Braten und Backen. Mit dem 3D-Lebensmitteldrucker kreierte Nahrungsmittel müssen auch im weiteren Verarbeitungsprozess ihre Form und ihr Aussehen behalten. Ein nicht zu unterschätzendes Risiko besteht in potenziellen Urheberrechtsverletzungen durch die Verbreitung digitaler 3D-Modelle über das Internet. Campbell et al. (2011) gehen davon aus, dass sich Designer, Ingenieure und Juristen in den kommenden Jahren vermehrt und intensiver mit dem Urheberrecht auseinandersetzen müssen.
Entwicklung, Ausbildung und Markt
Im Rahmen mehrerer Projekt- und Thesisarbeiten wurden die grundlegenden Konzepte des 3D-Schokoladendrucks von Studierenden des Studiengangs Mechatronik untersucht und erste Prototypen aufgebaut. Nach dem überaus positiven Feedback auf erste öffentliche Präsentationen, wurde ein neuer Prototyp entwickelt und aufgebaut. Entwickelt wurde ein neuer Extruder der speziell für die Verarbeitung von Schokolade optimiert ist. Der Extruder ist mit lebensmittelechten Materialien aufgebaut. Neu gegenüber schon verfügbaren Konzepten ist der Verzicht auf Kartuschen für die Schokolade. Der Extruder arbeitet mit einer offenen Zufuhr und ermöglicht so eine externe Materialversorgung.
In der Praxis treiben Gründer wie Benedikt Daschner die Entwicklung voran: Anfangs wollte Benedikt Daschner mit seiner Firma "chocolate³" nur Schokolade drucken. Inzwischen produziert der 31-Jährige eigene 3D-Schokoladendrucker und programmiert die dazugehörige Software. Die Software ist in der Cloud gespeichert. Die Rechner der Kunden greifen über den Internetbrowser auf das Programm zu. Die webbasierte Software bietet den Vorteil, dass die Nutzer immer mit der neuesten Version arbeiten und dass ich mich bei Problemen schnell bei ihnen einloggen kann.
Im Handwerk kommt der 3D-Druck unter anderem im Baugewerbe zum Einsatz. Das Projekt "Digitalisierung im Back- und Konditorhandwerk" (Digi-BacK) der Handwerkskammer Erfurt zielt darauf ab, digitale Technologien wie beispielsweise den Einsatz des 3D-Druckes in Fertigungsprozessen stärker in die überbetrieblichen Ausbildungskurse zu integrieren und die Attraktivität der Berufe zu steigern. Die Technik des 3D-Drucks bereichert das klassische Konditorenhandwerk. In vielen Konditoreien ist es bereits gang und gäbe, Pralinenaufleger mit Lebensmittelfarbe aus einem 2D-Tintenstrahldrucker herzustellen. Er hofft, dass die additive Fertigung von Lebensmitteln bald in die Ausbildungsordnung aufgenommen wird.
Tabelle: Vergleich ausgewählter Schokoladendruck-Modelle (Auszug)
| Modell | Zielgruppe | Bedienung | Besonderheiten |
|---|---|---|---|
| mycusini | Heimanwender | kleines Display, einfache Kartuschen | Espressomaschinen-Format, viele Vorlagen |
| Choco3D | Cafés, Restaurants, Heimgebrauch | Touchscreen, WiFi | Druck aus Schokolade, Glasur, Paste, Käse; kompaktes Design |
| choc mate 2 (chocolate³) | Professionelle Konditoreien | intuitives Touchscreen, cloudbasierte Software | hochpräzise Temperatursteuerung, filigrane Details, keine speziellen Druckschokoladen nötig |
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