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Impression 3D alimentaire : tous les avantages et les inconvénients

Pourquoi utiliser l’impression 3D pour la nourriture ? Quels en sont les bénéfices et des désavantages ? Est-ce identique pour les industriels ou les particuliers ? On parle souvent de l’impression 3D comme une technique du futur, mais les événements de ce début d’année nous ont montré qu’elle pouvait se rendre utile ici et maintenant.

Dans cet article nous revenons sur les principaux avantages de l’impression 3D alimentaire. Ensuite nous vous proposons de parler de ses limites. L’objectif est de vous fournir un panorama complet

Les avantages de l’impression 3D alimentaire

Réduction des déchets

En fabrication additive, on ne consomme que le nécessaire pour fabriquer la pièce. On n’a pas besoin de partir d’un bloc de matière que l’on vient creuser pour obtenir la forme recherchée.

Cette considération générale s’applique un peu moins à la production alimentaire où on utilise souvent la juste quantité de matériau. Par exemple si on fabrique une pâte à gâteau, on va utiliser pratiquement la totalité de la production en la coulant dans des moules.

Cependant, les cuisines produisent de nombreux déchets alimentaires : par surproduction ou tout simplement parce qu’on élimine une partie des ingrédients bruts avant de les cuisiner (épluchures, coquilles, trognons, os…). Il s’agit des déchets de préparation. La gestion des déchets de restauration collective ainsi que leurs traitements et leurs valorisations, est un enjeu important.

Valoriser les déchets organiques permet d’en diminuer le volume et par conséquent, le coût d’élimination de ceux-ci. Comment faire ? Par exemple en intégrant des déchets dans une pâte imprimée en 3D. Cela fonctionne bien pour une purée de fruits ou une purée de légumes. Autre solution : les déchets de légumes ou de fruits peuvent être déshydratés et réduits en poudre.

Concrètement cela implique de mettre en place des procédures strictes de tri et de récolte des déchets au sein de la restauration. L’avantage de l’impression 3D est de pouvoir utiliser soi-même ses propres déchets. Au final, l’établissement de restauration n’a pas besoin de trouver une solution de valorisation extérieure.

Liberté de création et innovation

Si vous possédez déjà une imprimante 3D, vous connaissez déjà le plaisir de pouvoir fabriquer (presque) tout et n’importe quoi. Vous pouvez retrouver également une grande liberté dans votre production avec l’impression 3D alimentaire.

Cependant, il existe deux limites à votre imagination :

  • votre capacité à réaliser le fichier 3D dont vous avez besoin
  • les propriétés du matériau que vous imprimez

A la Pâtisserie Numérique, nous avons choisi de développer une nouvelle imprimante 3D alimentaire à base de poudre car cela permet de supprimer une partie des contraintes des pâtes que l’on pousse dans les extrudeurs. La poudre fait office de support, ce qui permet d’imprimer une plus grande variété de modèles 3D.

Economies d’outillage

Combien de fois avez-vous une nouvelle idée de dessert que vous ne pouvez pas produire car vous avez besoin d’investir dans un nouveau moule ? Nous limitons tous notre créativité car nous n’avons pas à notre disposition les formes qui nous conviennent. L’imprimante 3D permet d’oublier la majorité de ces contraintes. Fabriquer une forme à partir d’aliments sans passer par l’étape du moule est l’un des plus gros bénéfices de l’impression 3D alimentaire.

Gain de temps

En plus des économies d’outillage, l’imprimante 3D a la bonne idée de fonctionner toute seule. Elle a besoin d’un opérateur pour lancer le programme et pour les étapes de finition. Comme elle imprime en 3d de manière autonome, vos équipes ont du temps pour réaliser d’autres tâches de production.

Un scénario idéal en cuisine est de lancer l’imprimante 3D à la fin du service et de récupérer les objets imprimés, prêts à l’emploi pour le service suivant. Ainsi l’étape d’impression 3D s’intègre plus facilement dans le planning de mise en place.

Réduction des stocks

Quel cuisinier ou pâtissier n’a pas connu la bataille de la chambre froide ? Trouver de la place pour une production relève parfois du défi ! Souvent les surfaces de stockage ne sont pas suffisantes, et en construire de nouvelles coûte un sacré budget. Et il y a aussi un problème économique quand on utilise pas très souvent les produits, on se retrouve avec de l’argent immobilisé. Sans parler des quantités de produits que l’on doit parfois jeter quand ils sont périmés…

Grâce à l’impression 3D, il est possible de produire uniquement les quantités dont on a besoin, quand on en a besoin. Ainsi, on élimine une grande partie du « stock dormant ». Quand on possède une imprimante, on ne produit plus jamais un lot de pièces. Au contraire, on enchaîne la production d’une forme l’une après l’autre en fonction de ce qui est nécessaire.

Plutôt que de stocker des PAI dans vos chambres froides et vos réserves, vous allez stocker les fichiers 3D de vos créations. La bonne nouvelle est que cela prend beaucoup moins de place ! Et si vous voulez changer de forme à produire car vous lancer une nouvelle gamme de plats, vous n’avez rien à jeter. Avec l’imprimante 3D, fini les stocks qui se périment ! En imprimant tous les jours les quantités dont vous avez besoin, vous repensez votre façon de produire et la gestion de votre stock.

Créativité des formes prêtes à remplir

Plus haut dans cet article, nous avons déjà parlé des gains qu’apporte l’impression 3D en matière d’outillage, de stockage et de temps. Et nous avons aussi mentionné la liberté de création, la possibilité de créer toutes les formes que l’on peut imaginer.

A présent, nous souhaitons vous parler d’une famille particulière de formes. Les designs complexes sont très difficiles à réaliser avec d’autres techniques de fabrication. Par exemple, on peut citer les formes imbriquées (une sphère dans une sphère dans une sphère) ou des formes non démoulables. Ces designs présentent souvent de nombreuses cavités qui peuvent être remplies.

Ainsi le premier produit que nous développons à la Pâtisserie Numérique est un biscuit de forme complexe. L’objectif est de proposer des formes prêtes à remplir, ce qui permet d’économiser beaucoup de temps de fabrication. Aujourd’hui pour réaliser une pomme avec 4 couches de préparation différentes, il est nécessaire de :

  • couler la première préparation dans des moules en forme de demi-pommes
  • mettre en cellule de refroidissement
  • démouler ces pièces
  • pocher la deuxième préparation dans des moules en forme de demi-pomme plus grand et insérer la demi-pomme surgelée
  • mettre en cellule de refroidissement
  • démouler ces pièces
  • etc… pour la 3e et la 4e préparation

Comme vous le savez (ou vous pouvez l’imaginer !) c’est très long et très fastidieux en terme de fabrication. Ainsi, nous avons eu l’idée de créer des coques de biscuit de différentes tailles qui sont imbriquées les unes dans les autres. Grâce à ces produits, le pâtissier élimine toutes les étapes d’assemblage et de congélation, il peut remplir les étages d’une seule traite.

Avantages et inconvenients de l'impression 3D alimentaire

Au début, nous sommes partis sur le design de la pomme, mais vous pouvez imaginer d’autres formes de fruits, de voiture, de maison… laissez libre cours à votre imagination !

Modification des textures au sein de la même préparation

Vous connaissez sûrement le gâteau magique : on prépare une pâte (pas bien mélangée) dont les ingrédients se dissocient pendant la phase de repos et de cuisson. On obtient ainsi un gâteau formé de couches avec différentes textures. Mais que diriez vous de réaliser la même chose avec une imprimante 3D ?

Les chercheurs de l’Université de Wattingen aux Pays-Bas ont réalisé un biscuit dont ils pouvaient programmer la texture en fonction du fichier 3D. Cette variation était effectuée par la quantité de liant et la nature du liant qui était ajouté dans la poudre au moment de l’impression 3D. Résultat : ils obtiennent un biscuit dont les différents voxels ont un moelleux différent. La sensation en bouche doit être incroyable !

Personnalisation

Offrir une meilleure expérience au client est l’un des axes de recherche de tous les restaurateurs. En effet, nous souhaitons tous proposer à nos clients un moment inoubliable. Pour certains pâtissiers, cela passe par la réalisation d’un dessert minute; à la demande du client. Pour beaucoup, cela se traduit par un message personnalisé inscrit au cornet. Mais pouvons-nous aller plus loin ? L’impression 3D c’est la production à la demande de pièces uniques et toutes différentes. Dans une imprimante 3D vous pouvez fabriquer un avion miniature à côté d’une souris à côté d’une bouteille etc… vous pouvez fabriquer une forme comestible en fonction des loisirs et des goûts de chacun. Le Graal de l’impression 3D alimentaire serait de fabriquer une machine suffisamment rapide pour imprimer le temps d’un repas le dessert commandé par les clients.

Quand on parle de personnalisation alimentaire, on pense aussi à tous les régimes spéciaux. Contrôler la quantité d’ingrédients que l’on imprime, ajouter un principe actif dans un plat en l’imprimant dans une forme ludique ou en l’insérant dans un aliment « comfort-food »… voici quelques unes des applications de la personnalisation grâce à l’impression 3D alimentaire.

Maintenant que nous avons listé les nombreux avantages de l’impression 3D pour les cuisiniers et les pâtissiers, nous vous proposons de regarder quelles sont les limites actuelles des imprimantes 3D alimentaires.

Les inconvénients de l’impression 3D alimentaire

Une palette de matériaux limitée

Aujourd’hui, il n’est pas possible d’imprimer n’importe quel matériau avec une imprimante 3D. Cette limite existe pour les imprimantes plastiques, métal, tout autant que pour les imprimantes 3D alimentaires.

Tout d’abord cela est lié à la technique d’impression utilisée. Par exemple, les imprimantes 3D fonctionnant comme des extrudeuses à pâte ne peuvent imprimer que des purées ou des mélanges présentant une bonne liquidité.

Tous les ingrédients présentant des fibres compactées en tissus (typiquement les viandes) ne peuvent pas être imprimés en 3D tels quels. Mais c’est aussi le cas pour les fruits, les légumes que l’on doit réduire en purée ou bien en poudre en fonction du procédé utilisé.

Enfin les matériaux imprimés sont rarement recyclables à l’infini. Comme dans toute autre procédé de fabrication, l’utilisation de l’imprimante 3D vient modifier légèrement les propriétés des matériaux.

Taille d’impression

La grande majorité des imprimantes 3D, qu’elles soient pour un usage professionnel ou personnel, ont des tailles de fabrication limitées. Impossible d’imaginer la production d’un dessert en 3D d’un mètre de long avec cette technologie !

Quand on doit réaliser une pièce plus grande que le volume d’impression de la machine, il faut penser le design en plusieurs parties que l’on peut venir assembler en les emboîtant ou en les collant. Cela nécessite un travail supplémentaire au moment de la finition, afin que les jonctions entre les pièces ne soient pas visibles.

Cette contrainte existe dans les imprimantes 3D alimentaires au même titre que toutes les autres imprimantes 3D.

Étapes de finition

La question des finitions ne se limite pas aux grandes pièces imprimées. Dans beaucoup de cas, il est nécessaire de réaliser une étape de finition à la fin du processus d’impression 3D. Quand on dépose de la pâte semi-liquide, on peut penser à une cuisson ou une déshydratation afin d’éliminer un certain % d’eau contenu dans l’objet imprimé. Quand on utilise un procédé d’impression 3D à base de poudre, il faut sortir les objets de la poudre et ôter le surplus : on parle alors de phase de dépoudrage.

C’est un aspect à prendre en compte dans le temps de production de la pièce. Soyons clair : une pièce sortie de l’imprimante 3D n’est pas plus finie qu’un fond de tarte cuit à blanc au four ! Autrement dit, l’impression 3D n’est qu’une étape d’un procédé de fabrication d’un plat. L’utilisation de cette technologie ne vient pas remplacer le travail du cuisiner ou du pâtissier. A lui d’inventer et de composer en fonction des possibilités que lui offre la machine.

Enfin comme dans un dessert classique, on peut choisir de réaliser des finitions qui ajoutent des saveurs, des couleurs ou même de la structure : chablonnage, utilisation de vernis alimentaire, de nappage, de flocage etc…

Accessibilité

Quand on parle de machines commandées par un ordinateur, on ne s’attend pas forcément à parler de disponibilité. Pourtant c’est une réalité : il y a peu d’imprimantes 3D alimentaires accessibles à travers le monde et il reste difficile d’y avoir accès. Bien sûr, il existe de plus en plus de services d’impression 3D de chocolat, et nous avons essayé de les recenser il y a quelques temps. Mais pour l’impression 3D de confiseries, de biscuit ou de produits laitiers, c’est difficile de trouver une solution…

Autre obstacle à la diffusion de l’impression 3D alimentaire : la capacité à créer son modèle 3D et à le préparer pour les imprimantes 3D alimentaires. Pour faire simple : vous avez besoin d’un fichier 3D pour établir la liste des commandes à transmettre à la machine et ce fichier doit respecter un certain nombre de contraintes. Si vous ne connaissez pas la modélisation, il faut compter quelques heures pour intégrer les notions de base (il y a une montagne de tutos videos disponibles). Vous pouvez même commencer à vous amuser très vite avec des outils comme Tinkercad ou 3D Slash.

Il existe aussi plusieurs bibliothèques de fichiers 3D réalisés par des designers professionnels. Cependant gardez en tête que ces modèles 3D n’ont pas été pensés pour une imprimante 3D alimentaire. Par exemple, il est difficile d’imprimer en 3D des designs avec des porte-à-faux quand vous imprimez avec une pâte alimentaire. Souvent, on observe également des problèmes de rétractation. Nous ne sommes pas les seuls à penser que le logiciel de préparation d’impression 3D alimentaire est encore à inventer ! Nous avons d’ailleurs quelques idées à ce sujet… on vous en dit plus très bientôt.

Production de grandes séries

Plus haut dans cet article, nous avons vu comment la personnalisation était l’un des grands avantages de l’impression 3D. Logiquement, vous devrez vous tourner vers d’autre procédés de fabrication si vous cherchez à faire des grandes séries.

Quelle est la limite maximum d’unités qu’il est intéressant de fabriquer avec une imprimante 3D ? C’est une question difficile car la réponse dépend tout autant du modèle 3D retenu que du matériau. Un bon critère est de calculer le temps de production nécessaire à réaliser la série et de le comparer au temps nécessaire pour le fabriquer à la main.

Vitesse

De façon générale, l’impression 3D est présentée comme une technologie permettant de réaliser des pièces rapidement et l’une des principales applications est le prototypage rapide. C’est parfaitement vrai quand on compare le temps nécessaire à réaliser un moule et produire une série de pièces en injection plastique par exemple. Cela s’applique beaucoup moins dans le cas du travail des professionnels de l’alimentation.

En cuisine chaque minute compte… alors on aime pas trop les étapes qui durent des heures. Pourtant produire une vingtaine ou une centaine de pièces prendra des heures en impression 3D car l’imprimante devra réaliser avec des centaines ou des milliers de couches… En fait, ne comptez pas sur l’imprimante pour vous sauver si vous avez une galère, elle n’arrivera jamais à suivre votre rythme !

Par contre, l’avantage de l’imprimante 3D est qu’elle peut réaliser ces tâches de manière autonome… par exemple la nuit. Démarrer sa mise en place par l’étape de finition des objets imprimés en 3D est une organisation beaucoup plus acceptable.

Structure des matériaux

Souvent, on reproche aux pièces imprimées en 3D d’être moins solides que celles obtenues par des techniques de fabrication plus traditionnelles. Cela est lié à la technique de production d’une couche superposée à une autre couche etc… Si les couches n’adhèrent pas bien entre elles, on se retrouve avec un empilement de feuillet. Quand votre impression 3D rate complètement (par exemple la pièce se décolle et se déplace sur le plateau), on peut produire d’incroyables designs déstructurés !

Dans le cas de l’impression 3D alimentaire, la solidité est une qualité recherchée, notamment pour les formes à remplir. Mais les pâtissiers ont une grande expérience de tirer parti d’un célèbre matériau en couches : la pâte feuilletée. C’est pourquoi, cet inconvénient de l’impression 3D en général est moins important pour les imprimantes 3D d’aliments.

En conclusion, nous avons balayé les avantages et les inconvénients de l’impression 3D comestible avec objectivité. Tout n’est pas rose et l’imprimante 3D alimentaire n’est pas la solution miracle à toutes les difficultés des professionnels de la restauration. Mais c’est un formidable outil quand on accepte les contraintes de cette nouvelle technologie, de la même façon que nous avons intégré les contraintes de toutes les autres techniques en cuisine. Certains obstacles existent et les acteurs de ce marché (fabricants d’imprimantes, services) s’emploient à les résoudre. Et vous, voyez-vous d’autres avantages à l’utilisation de l’impression 3D d’aliments ?

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