巧克力食品3D打印机的设计方案研究.doc

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1、巧克力食品3D打印机的设计方案研究　　艺/术/设/计40巧克力食品3D打印机的设计方案研究尹雷田帅（北华大学吉林省吉林市13xx）摘要常规打印机可在纸上打印各种预设的文字和图像等文件，而近几年发展起来的3D打印技术却可以打印出塑料和金属等立体小制品，本文创新性的提出了3D巧克力打印机的设计构想，3D巧克力打印机是一款能像打印文件一样把巧克力打印出来的机器，只不过它使用的不是墨盒，而是把巧克力材料预先放入不锈钢胶囊容器内，再输入造型，按掣，输出来的不是一张又一张的文件，而是真正可以吃下肚的巧克力食品。　　3D巧克力打印机采用了一种全新的电子蓝图系统，一旦人们在电脑上画好食物的样式图并配好原

2、料，电子蓝图系统便会显示出打印机的操作步骤，完成巧克力的“搭建”工程。　　3D巧克力打印机可以完成复杂造型的巧克力食品制作，非常适合家庭及餐馆等不同场所使用。　　关键词3D打印机；巧克力　　一、工作原理3D打印技术实质是“激光快速成型技术”，也被称为“增材技术”、“增量技术”，此技术出现在上世纪80年代中期，如今在产品设计、建筑设计、医学、食品等领域都有所应用，它“颠覆”了传统的制造技术，可以解决传统制造所不容易能解决的技术难题，弥补了传统制造业在个性化、复杂化、高难度上的不足。　　3D打印机器则是利用这种技术的快速成型装置，它可以根据所要打印的物件形状，每次制做一个具有一定微小厚度和特

3、定形状的截面，然后再把它们逐层粘结起来，就得到了所需制造的立体的物件。　　巧克力食品3D打印机基于快速成型技术的基本原理，对于普通3D打印机结构加以该进，重点是对于普通3D打印的材料和材料输出的方式加以设计和改进。　　巧克力食品3D打印机使用液态巧克力、奶油等食物材料作“油墨”，可打印出既具实用功效又能食用的巧克力食品，也可以用于在蛋糕修饰。　　巧克力食品3D打印机是将多维制造变成简单的由下而上的二维叠加，从而大大降低了设计与制造的复杂度，同时，3D打印还可以制造传统方式无法加工的奇异结构，满足了现在消费者个性化的需求。　　与普通打印机装有不同颜色的墨盒一样，打印机内设2个金属胶囊来盛放

4、不同的食材原料，用户首先在电脑预先存储的100多种立体形状中挑选喜欢的造型，与机器相配的软件上会提供一些不错的图案和形状，也可以按照所喜爱的食物外形自行去设计，然后点击打印，电子蓝图系统便显示出打印机的操作步骤，2个打印头会按照设定的轨迹来回挤压，以层层打印的方式制作出立体巧克力食品。　　巧克力打印机由平面影像开始打印，然后一层层堆叠成立体形状，最终完成造型“搭建”。　　每层巧克力打印出来后，必须经过凝固过程，再开始下一层打印。　　在打印过程中要使食材呈连续流体状，精确地控制挤出速度和力度，因此巧克力材料挤出头的设计尤为重要。　　研制过程中，研究人员直接利用了现有的喷墨打印机，并对部分结

5、构，如输入输出设备及介质进行改造。　　保证巧克力在输入和输出时的黏稠度和温度，研究人员给打印机加装保温和冷却系统，以便让打印过程顺利进行。　　二、技术参数巧克力食品3D打印机大小类似家用微波炉，机器外形尺寸为310*390*500mm，打印食品的尺寸为120*120*50mm，打印精度为0.8mm，分层厚度为0.78mm~0.8mm，打印速度为0~25mm/s（3D打印机制作的快慢就看这个指标），喷嘴直径为0.5mm~1mm，机器重量为10kg，电源为220V50HZ，驱动系统为进步电动机，打印方式为联机打印或TF卡脱机打印，文件识别格式为STL，加工工艺为熔融挤压式，打印温度为0-16

6、0度（可调节，可做材料试验），原型原料巧克力粉、巧克力颗粒、块状巧克力等。　　巧克力食品3D打印机产品主要为机械结构、由X、Y、Z坐标滑台、挤出头、滚珠丝杆副、直线导轨、箱体等部分组成。　　其中X、Y、Z坐标滑台是来实现三个自由度的运动，分别由三个步进电动机驱动，滚珠丝杠副传递运动，使坐标滑台在直线导轨上做直线运动。　　展示加工处理系统，包括底座板，底座板上部中间位置设置有吸尘器，吸尘器上部连接有进尘管，进尘管上部连接有进尘腔，吸尘器上部左右两侧分别设置有左电机和右电机，左电机和右电机上部分别连接有左电机轴和右电机轴，左电机轴和右电机轴上部分别连接有左支撑板和右支撑板，左支撑板和右支撑板

7、上部分别设置有左处理腔和右处理腔，左处理腔和右处理腔中间位置分别设置有左隔板和右隔板，左处理腔和右处理腔上部分别设置有多个左悬挂环和右悬挂环。　　该新型装置能有效地针对巧克力食品3D打印机进行展示加工处理，方便根据需要使用，改善了3D打印产品的展示加工处理效果。　　巧克力食品3D打印机软件系统组成部分主要由计算机、应用软件、底层控制软件和接口驱动单元组成。　　三、外观设计现代产品设计是由技术和艺术、科学与人性结合而成的，技术科学给设