Wie funktioniert 3D-Druck von Schokolade
3D-Druck ist die Zukunft - das gilt auch für die Schokoladenfabrikation! Wenn es um die Herstellung von Schokolade geht, denken die meisten Menschen wahrscheinlich an große Fabriken, in denen riesige Maschinen riesige Mengen an Schokolade herstellen. Aber was, wenn die Zukunft der Schokoladenherstellung in einer völlig anderen Technik liegt? 3D-Druck ist bereits in vielen verschiedenen Industrien eingesetzt und hat dort schon einige Erfolge errungen.
Am Anfang stand die Idee. 3D Drucker sind nicht neu, nur essen konnte man die aus Kunststoff bestehenden Kreationen bisher nicht. Das ist dank unseres eigens entwickelten 3D Schokoladendrucker anders, denn der druckt eben mit Schokolade - ein Kindheitstraum wird wahr! Manchmal kommen wir uns fast schon wie Willy Wonka in seiner Schokoladenfabrik vor. Wir haben lange getüftelt, viel probiert und letztendlich unser Meisterstück entworfen.
Was kann der Schokoladendruck?
Der von uns entwickelte 3D Schokoladendrucker schafft einzigartige und exquisite Meisterwerke. Von Figuren über Logos und Symbole bis hin zu Buchstaben und ganzen Schriftzügen - unser 3D Schokoladendrucker revolutioniert die Schokoladenverarbeitung. Die Schokoladenträume können in Form von Logos, Schriftzügen, Piktogrammen, Figuren oder Symbolen als Silhouette angefertigt werden. Neben Schriftzügen und Logos erstellt der „choc mate“ auch Tortendekorationen in groß und klein.
Unser 3D Schokoladendrucker kreiert nicht nur personalisierte Geschenke für Feinschmecker im Privatbereich, er ist auch für Unternehmen ideal. Führen Sie Ihre Mitarbeiter, ihre Kunden oder Interessenten doch einfach mal in Versuchung. Trumpfen Sie bei einer Messe, beim Tag der offenen Tür oder bei einem anderen Event mit dem gewissen Etwas auf und verwöhnen Sie Ihre Besucher mit kleinen Kunstwerken aus dem 3D Schokoladendrucker. Neben Tortendekorationen, essbaren Cake-Toppern und außergewöhnlichen Geschenken produziert der Schokoladendrucker aber auch Gastgeschenke und Marketing-Artikel für Messen, Konditoreien, gehobene Restaurants und Hotels.
Grundprinzipien und Drucktechniken
Für die Produktion von 3D-gedruckter Schokolade wird zunächst ein digitales Modell des gewünschten Designs erstellt. Anschließend wird das Modell in einem speziellen Drucker so verarbeitet, dass es aus flüssiger Schokolade besteht. 1. STL - Format - Dieses Format ist durch die Bekanntheit der 3D-Druck Industrie berühmt geworden. Das Format stellt geometrische Informationen dreidimensionaler Datenmodelle bereit für die Fertigung mittels additiver Fertigungsverfahren/3D-Druck oder Rapid-Prototyping-Anlagen.
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Mit der STL-Datei sind wir fast am Ziel. Vollständig 3D-Formen (ohne flache Seite) müsste man in der Mitte querschneiden. Daraus entstehen zwei Modelle, welche jeweils über eine flache Seite verfügen. Beide Hälfte werden bei einer Massivschokolade getrennt hergestellt und danach zusammen mit Schokolade „geklebt“. Bei einer Hohlfigur müssen sie während der Produktion bereits fixiert werden, mit Schokolade gefüllt und zusammen gedreht werden, bis die Schokolade sich festigt.
Auf dem stetig wachsenden Markt der Schokodrucker, gibt es schon einige interessante Prinzipien, die verfolgt werden. Hauptbasis ist das Spritzenprinzip. Unterschieden werden kann durch die Zuführung der Schokolade wie auch der Druckgenauigkeit. •Druckluft: Das Druckluftprinzip extrudiert die Schokolade durch Luftdruck in der Spritze. •Kolbenbewegung: Hierbei wird die Schokolade durch eine klassische Kolbenbewegung extrudiert. •Schneckenprinzip: Dieses Prinzip basiert auf einer Schnecke, welche auf dem Prinzip einer Schlauchpumpe basiert.
Dies ist z.B. der Choc Edge, bei dem die Schokolade in flüssiger Form in eine Spritze gefüllt werden muss. Dabei sind Strichstärken von 0,5-1mm möglich. Der ChocJet besitzt ein anderes Funktionsprinzip. Am Extruder befindet sich ein Schokoladenreservoir, welches eine Temperierung und Rührung vornimmt, um die gleichbleibende Schokoladenqualität zu gewährleisten. Ein weiteres Prinzip wurde durch den QiaoKe umgesetzt. Hier wird die Schokolade in Chip Form eingefüllt, was die Handhabung wesentlich erleichtert.
Temperierung, Kristallstruktur und Materialeigenschaften
Die Eigenschaften von Schokolade unterscheiden sich zu den typischerweise in der generativen Fertigung verwendeten Thermoplasten wie ABS und PLA. Bei Schokolade werden durch den hohen Fettanteil verschieden Kristallstrukturen ausgebildet. Mit Hilfe des sogenannten Temperns kann die Schokolade in den gewünschten Aggregatzustand gebracht werden.
Dabei ist es wichtig die Schokolade auf 40-50°C zu erwärmen, dann diese in einen Temperaturbereich von 17-29°C herunter zu kühlen um anschließend die Schokolade erneut zu erwärmen, jedoch diesmal auf eine Temperatur zwischen 24 und 32°C. Durch falsches Erwärmen, zu schnelles Abkühlen oder Nichteinhalten der geforderten, von der Schokoladenart abhängigen, Temperier-Kurve wird ein anderer Kristallzustand erreicht. Dies führt zu altbekannten weißen Verfärbungen, unschöner Oberfläche oder schlechtem Formverhalten.
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Besonders zu beachten ist, dass die schönste Oberfläche der Schokolade entsteht, wenn diese bei Raumtemperatur ausgehärtet wird. Die Schokolade muss um in der Generativen Fertigung verwendet werden zu können, die richtige kristalline Struktur und Konsistenz nach dem Tempern besitzen um für den 3D Druck verwendet werden zu können. Jede Schokolade hat dabei andere Kennwerte die individuell angepasst werden müssen.
Kalte vs. warme Verfahren: Hot-Melt und Ci3DP
Das Hot-Melt-Extrusionsverfahren wird eingesetzt, um Schokolade auf eine Temperatur zwischen 31 und 36 °C zu bringen, damit diese geschmolzen und entsprechend verteilt werden kann. Der enge Bereich der Betriebstemperatur mag einschränkend und unflexibel sein, das Verfahren ist dafür sehr einfach und leicht zugänglich.
„3D-Druck von Tinte auf Schokoladenbasis“ (Ci3DP) nennt sich die von Forschern entwickelte Technik für die Kaltfließpressung für den 3D-Druck von Schokolade. Dabei werden leicht verfügbare Schokoladenprodukte wie Sirupe und Pasten mit Kakaopulver gemischt, um die Rheologie der Tinte zu verändern. Eine hohe Konzentration von Kakaopulver bei Tinten auf Schokoladenbasis führt bei den Tinten zu strukturviskosen Eigenschaften mit hoher Viskosität.
Um die Ci3DP-Technik zu demonstrieren, druckten die Forscher Schokolade in unterschiedlichen 3D-Formen und -Texturen. Dabei griffen sie auf mehrere Arten von Tinten zurück. Es gelang ihnen zum Beispiel, ein Stück Schokolade mit einer halbfesten Hülle und einem flüssigen Kern herzustellen.
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Praxisbeispiel: chocolate³ und choc mate
Benedikt Daschner, Konditormeister und Gründer des Start-ups „chocolate hoch3“, stellt mit 3D-Druckern in Ismaning bei München Schokolade her - als individuelles Geschenk oder Give-Away für Unternehmen. In seinem Showroom in Ismaning bei München stehen zwei Drucker, mit denen er gleichzeitig arbeiten kann. Konditormeister Benedikt Daschner, 28, präsentiert, was mit Schokolade und selbstgebauten 3D-Druckern möglich ist.
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Wir sind fest davon überzeugt, die beste Lösung zum Drucken echter Schokolade anzubieten. Wir heben etliche unserer Drucker der ersten Generation für über 3 Jahre intensiv in der Produktion verwendet und diese kontinuierlich weiter entwickelt. Entwickelt und gestaltet in Deutschland. Gebaut und getestet bei uns im Haus.
Mit dem choc mate 2 haben wir den Prozess um echte kakaobutterbasierte Schokolade zu Designen und zu Drucken so weit vereinfacht, dass jeder damit zurecht kommt! Kein CAD, kein manuelles slicing, und keine komplizierten Menüs. Zwei getrennte Temperaturen mit einer Genauigkeit von bis zu 0,1° C. Bei der Verwendung unserer Schokoladensticks ist kein manuelles Temperieren erforderlich.
Eine intuitiv zu bedienende Oberfläche leitet den Benutzer auf einem integrierten Touchscreen durch die nötigen Schritte. Um eigene Designs zu drucken, wurde eine spezielle Software entwickelt, die aus 2D-Zeichnungen und Texten mit wenigen Klicks und vollautomatisch fertige Druckdateien erzeugt. Das 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.
Technische Daten und Praxiswerte (Beispiel choc mate 2)
| Eigenschaft | Wert / Beschreibung |
|---|---|
| Düsengröße | rund 0,5 mm für filigrane Details |
| Schichtdicke | 0,1-0,5 mm |
| Druckdauer | 2 Minuten bis 5 Stunden, abhängig von Größe und Höhe (Beispiel: 3 mm ≈ 6 Minuten) |
| Temperaturregelung | Zwei getrennte Temperaturen, Genauigkeit bis 0,1 °C |
| Gewicht / Maße | ca. 19,5 kg; 60 × 60 × 67 cm |
| Lebensmittelstandards | CE und EU Lebensmittelrichtlinien, FDA geplant |
Qualität, Geschmack und Haltbarkeit
„3D-gedruckte Schokolade schmeckt sogar noch besser als normal“, weiß Benedikt auch von seinen Kunden. Die Schokolade wird ohne Zusatzstoffe verarbeitet und behält so ihren natürlichen Geschmack. Dabei sorgen die filigranen Wände von rund 1 mm Stärke zusätzlich für ein völlig neuartiges Mundgefühl, welches durch seinen Knack und Schmelz die Entfaltung der Aromen nur noch verbessert. Und genau das ist auch der entscheidende Unterschied!
Wir geben unseren Produkten etwa sechs Wochen. Die Schokolade im Einkauf hat eine Mindesthaltbarkeit von zwei Jahren. Zur optimalen Aufbewahrung braucht es allerdings einen Raum mit 16 bis 18 Grad Celsius, er sollte nicht zu feucht sein, lichtgeschützt, frei von Fremdgerüchen.
Anwendungen, Chancen und Grenzen
Die Vorzüge der 3D-Drucktechnik liegen auf der Hand: Durch die additive Fertigung können Hersteller genau die gewünschten Produkte anfertigen, ohne dass Überschussware anfällt. Der große Vorteil von 3D-gedruckter Schokolade ist, dass sie viel individueller gestaltet werden kann als herkömmlich hergestellte Schokolade. So können zum Beispiel Firmen ihre Produkte mit dem eigenen Logo oder anderen Aufdrucken personalisieren lassen.
Schokoladendrucker können vor allem für Verzierungen von Nachspeisen wie Torten, Cremes etc. eingesetzt werden. Hierbei sind der Phantasie keine Grenzen gesetzt und individuelle gestaltete Einzelstücke können hergestellt werden. Ein weiterer Nutzen könnte in einzigartigen, personalisierten Geschenken liegen.
Die aktuellen auf dem Markt verfügbaren Technologien bieten noch nicht die Möglichkeit, Schokolade so präzise, genau und schnell zu drucken, wie es für eine industrielle Fertigung notwendig wäre, da die lange Druckdauer und die Genauigkeit zu einem Hindernis werden. Denkbar wäre eine Verwendung in Konditoreien, Restaurants oder im Bereich des Event-Caterings. Bei einem Preis von mehreren tausend Euro will die Anschaffung eines solchen Schoko-Druckers jedoch wohl überlegt sein.
Ein weiteres Manko sind die, wegen der Technologie sichtbaren Rillenstrukturen auf der Oberfläche von 3D Objekten, welche gerade bei filigranen Druckobjekten unschöne Auswirkungen auf den Gesamteindruck des Schokoladenkunstwerks haben können. Die aktuelle Technologie benötigt noch Weiterentwicklung, vor allem, um industrielle Fertigungsanforderungen wie Geschwindigkeit und Oberflächenqualität zu erfüllen.
DIY, Selbstbau und industrielle Perspektiven
Über diverse Plattformen wie Thingiverse werden von den Usern eigene Konzepte zum Nachbau von Schokoladen/Pasten Extrudern mit 3D gedruckten Teilen veröffentlicht. Zusätzlich gibt es seit einigen Jahren eine wachsende Anzahl von kommerziellen 3D-Schokoladen Druckern bzw. Bausätzen, um den eigenen 3D-Drucker um die „Schokoladenfunktion“ zu erweitern.
Auf dem Weg in die Zukunft: Anfang 2015 wurde bei der CES, der Computer Electronics Show, in Las Vegas der 3D food printer „CocoJet“ speziell für Schokolade vorgestellt. Der CocoJet kann aus geschmolzener Vollmilch-, Zartbitter- oder Weißer Schokolade komplexe 3D-Strukturen drucken - sogar Ihr eigenes Gesicht mit Hilfe eines 3D-Scanners. Offensichtlich ist der Schokoladen-Drucker - der etwa doppelt so groß ist wie eine Mikrowelle - höchst präzise in der Umsetzung des gescannten Bildes.
Eine mögliche Anwendung zeigt das Schokodruckerprojekt des Instituts für Advanced Engineering Technologies und MI5. Hierzu wird dargestellt, wie eine auf Industrie 4.0 basierende Fertigung mit verschiedenen Lebensmittelprodukten gestaltet werden kann. Diese ist dafür Zuständig die Schokolade auf den Keks aufzubringen. Dazu wurde ein Fabbster 3D Drucker auf OpenSource Basierung umgebaut. Dieses Projekt zeigt die Möglichkeiten des Einsatzes eines 3D Schokodruckers in Kooperation mit dem Thema Internet of Things. Gerade die Herstellung personalisierter Produkte wäre eine denkbare Anwendung.
Praxishinweise für Kunden und Interessenten
Wenn Sie somit über eine STL-Datei des gewünschten Produkts verfügen, Zugriff auf einen hochwertigen 3D-Scanner haben oder es von Ihren Konstrukteuren besorgen können, wäre das optimal. Manchmal bekommen wir von unseren Kunden ein Foto des Produkts, eines Maskottchens oder eines anderen Gegenstands der gewünschten Schokoladenfigur. Ein Foto enthält leider nicht genügend Daten zur Produktion in 3D und es ist für die Produktion nicht ausreichend.
Es fehlen Daten von verschiedenen Perspektiven, von oben, unten, vorder- und rückseitig und aus verschiedenen Sichtwinkeln. Für die Konstruktion einer 3D-STL Datei benötigt man mindestens 50 verschiedene Fotos. Es gibt Tools im Netz mit denen man anhand von Fotos versuchen kann, eine Figur zu bilden. Die kostenlose Software 3DF Zephyr kann Sie dabei unterstützen. Genau so wie Grafiker existieren auch 3D-Designer, meist freiberuflich, auf dem Markt. Einfach die Fotos schicken und ein Angebot einholen.
SchokoLogo produziert Ihnen Ihre individuelle Schokoladenfigur, bereits ab 100 Stück, flexibel an Ihr Budget angepasste Größe und Verpackung. Oft erhalten wir Anfragen, bestimmte Produkte oder Gegenstände in 3D-Schokolade umzusetzen. Eine Möglichkeit wäre einem Schokoladenkünstler diese Aufgabe anzuvertrauen.
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