一种食品三维打印机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种食品三维打印机，包括机架以及安装在机架上的喷头，所述机架包括提供X轴运动的打印台、提供Z轴运动的升降台、以及安装在升降台上且提供Y轴运动的横移台；所述喷头固定在横移台上且处在打印台上方，所述X轴、Y轴和Z轴空间上两两垂直，其中X轴和Y轴水平布置，Z轴竖直布置；所述喷头包括料筒以及滑动安装在料筒内的推料活塞，料筒底端具有出料口，料筒顶部安装有驱动推料活塞的丝杠步进电机，所述料筒的外围设有保温套，在料筒与保温套之间设有作用于料筒的加热装置。本实用新型专利技术能完成三维空间上的运动，可实现二维或三维打印，可打印材料包括巧克力、饼干、糖果、糕点等可配制成为软性流质的食材。

【技术实现步骤摘要】
一种食品三维打印机
本专利技术涉及熔融沉积型三维打印技术，尤其是涉及一种食品三维打印机。
技术介绍
随着科学技术的发展和社会进步，消费者对食品的要求也越来越高：不仅要求美味可口，还越来越注重食品的外观造型。但是传统的食品加工工艺受限于模具的形状、工人的技艺水平，无法制作出形状复杂的造型。三维打印是近年来在制造业领域迅速发展的一项新兴技术，与传统制造业的去除材料加工不同，三维打印的制造方式是增加材料。其主要工艺是逐层打印。系统自动将三维造型以一定的层厚分层。打印头根据每一层的数据逐层打印，最后就堆叠成为一个三维实体。相对于传统制造手段，三维打印可以制造外形较为复杂的零件。在食品加工行业中，利用三维打印可以制造出传统食品加工手段无法加工的造型。中国专利ZL200720020715.9公开了一种蛋糕打印机，采用食用墨水直接在蛋糕打印图文。它由打印装置、三维空间定位滑轨、与三维空间定位滑轨连接的步进电机、可360度旋转的物料台和与物料台连接的旋转步进驱动机构组成，打印装置安装在三维空间定位滑轨内。中国专利ZL201320022312.3公开了一种多功能食品打印机。采用空气压缩机产生的压缩空气挤出打印喷头内的材料，可以实现2D或3D绘图。但是采用压缩空气的方法难以避免气压波动带来的喷射不均匀，挤出力不够，甚至喷头堵塞的现象。上述两份专利均没有调温系统。生产美味可口的巧克力需要复杂的调温工艺。巧克力的主要成分可可脂为多晶型产物，可可脂中的脂肪可以以6种不同形式的晶体存在，口味良好的巧克力中大部分都为稳定的βV晶体。为了形成大量βV晶体就需要给巧克力调温。没有经过良好调温处理的巧克力凝固后容易产生“白霜”现象，不仅口感变差，而且起霜的外观也难以令大众接受。巧克力、奶油打印还需要特定的温度，否则容易在喷嘴、管路处堵塞。
技术实现思路
本技术提供了一种新型的食品三维打印机，能够稳定挤出食材，实现分段保温，避免材料因冷凝而堵塞喷头，尤其对需要加热的食材进行温度控制，形成良好口味的打印产品。一种食品三维打印机，包括机架以及安装在机架上的喷头，所述机架包括提供X轴运动的打印台、提供Z轴运动的升降台、以及安装在升降台上且提供Y轴运动的横移台；所述喷头固定在横移台上且处在打印台上方，所述X轴、Y轴和Z轴空间上两两垂直，其中X轴和Y轴水平布置，Z轴竖直布置；所述喷头包括料筒以及滑动安装在料筒内的推料活塞，料筒底端具有出料口，料筒顶部安装有驱动推料活塞的丝杠步进电机，所述料筒的外围设有保温套，在料筒与保温套之间设有作用于料筒的加热装置。本技术的喷头相对打印台而言，可在X轴、Y轴和Z轴三个方向上有相对位移，实现三维打印。打印台、升降台和横移台各自匹配有导向机构和驱动机构。作为优选，所述打印台包括：底座；安装在底座上的X轴导杆；沿X轴导杆运动的X轴导向滑块；与X轴导向滑块固定连接的用于放置打印品的托板；安装在底座上的X轴步进电机；安装在底座上受X轴步进电机牵引的X轴同步带，所述托板的底部固定在X轴同步带上。X轴步进电机精确控制托板在X轴向的位移，X轴导杆为两根，X轴导向滑块对称布置在托板底面的两侧，托板沿X轴导杆平稳移动，保证打印精度。作为优选，所述升降台包括：安装在所述底座上的Z轴导杆；沿Z轴导杆运动的Z轴导向滑块；与Z轴导向滑块相固定连接的升降板；安装在所述底座上的Z轴步进电机；安装在所述底座上受Z轴步进电机驱动的Z轴丝杆，所述Z轴导向滑块与该Z轴丝杆之间螺纹配合。Z轴导杆为对称布置的两根，保证升降板沿Z轴导杆平稳滑动。Z轴步进电机驱动Z轴丝杆转动，由于丝杠运动匀速平稳，推力大，能够精确控制安装在升降板上的喷头的Z轴位移，保证打印精度。作为优选，所述横移台包括：安装在所述升降板上的Y轴导杆；沿Y轴导杆运动的Y轴导向滑块，所述喷头固定在Y轴导向滑块上；安装在所述升降板上的Y轴步进电机；安装在所述升降板上受Y轴步进电机牵引的Y轴同步带，所述Y轴导向滑块底部固定在Y轴同步带上。Y轴步进电机精确控制喷头在Y轴向的位移，Y轴导杆为两根，喷头沿Y轴导杆平稳移动，保证打印精度。所述X轴步进电机、Z轴步进电机和Y轴步进电机受控于控制系统。本技术喷头能够对材料进行保温，避免材料喷出时的喷头堵塞，同时对食材调温处理，形成良好口味的打印产品。另外可以对材料进行回抽，保证在打印的过程中避免材料的挂流问题。作为优选，所述加热装置为包裹在料筒外壁上的加热膜。加热膜便于改变形状，与料筒外壁有较好的贴合度，可以提高加热效率。作为优选，料筒顶部安装有固定座，所述丝杠步进电机设置在该固定座上，丝杠步进电机的丝杠贯穿固定座与推料活塞连接。本技术采用直线步进电机驱动丝杠挤出材料，丝杠运动匀速平稳；增加了电机的推力，可以避免造成喷头堵塞的现象。丝杠与推料活塞连接，能够在打印过程中对食材进行回抽，减少了对材料的浪费与打印过程中的挂流问题，保证产品成型的观赏性。料筒与丝杠步进电机之间通过固定座连接和加强，该固定座固定安装在Y轴导向滑块上。作为优选，所述丝杠步进电机的顶部立置有导向套，所述丝杠的顶部伸入导向套内且与导向套滑动配合。导向套可以是筒状或侧壁开放的直立部件，丝杠的顶部可以沿导向套相对上下运动，导向套在一定程度上也起到了防护作用。所述丝杠的顶部设有与导向套内壁滑动贴靠的防晃滑块。为了与导向套更好的贴合，丝杠的顶部可以另外设置部件即防晃滑块，在导向套内壁的束缚下，可以更好的保持丝杠的平稳运动。防晃滑块可以套设在丝杠的顶端或通过连接件固定在丝杠的顶部。作为优选，所述导向套的侧壁设有竖槽，所述丝杠的顶部设有沿竖槽滑动的导向柱。为了进一步提高防晃和导向的效果，导向套的侧壁开槽，导向柱横向延伸入竖槽内，由于丝杠与推料活塞相连，因此还可以通过导向柱的位置判断料筒内物料存量。作为优选，所述在料筒与保温套之间设有采集料筒温度的传感器，所述喷头还设有采集传感器信号以控制加热装置的温控电路。通过控温电路可以对食材在打印过的程中进行调温处理，以打印出最佳风味的产品，适用性更广。作为优选，所述丝杠步进电机的顶部以及四周设有防护罩。防护罩可以进一步提高设备运行的安全性，也便于加设和安装辅助部件。作为优选，所述料筒的底部螺纹配合有出料段，所述出料口位于出料段的底端。出料段采用螺纹配合的可拆卸结构，便于组装和维护，所述出料口处安装有喷嘴，当喷嘴出现故障时，可以拆卸出料段。作为优选，所述保温套的顶部与料筒外壁螺纹配合，料筒底部抵靠在保温套底部的内壁。料筒与保温套相抵可以进一步提高部件的紧凑型，料筒顶部带有外螺纹，以适应与保温套的螺纹配合。本技术具备的有益效果：(1)本技术通过提供X轴运动的打印台、提供Z轴运动的升降台、提供Y轴运动的横移台的协作能使喷头完成三维空间上的直线、圆弧、三维空间曲线等运动，可实现二维或三维打印，可打印材料包括巧克力、饼干、糖果、糕点等可配制成为软性流质的食材。(2)加装温控装置，在打印过程对材料进行调温，以打印出最佳风味的产品。(3)由于采用直线步进电机驱动丝杠挤出材料，丝杠运动匀速平稳，推力大，可以避免造成喷头堵塞的现象；丝杠与推料活塞连接，在打印过程中可以对食材进行回抽，减少了对材料的浪费与打印过程中的挂流问题，保证产品成型的观赏性。(4)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种食品三维打印机，包括机架以及安装在机架上的喷头，其特征在于，所述机架包括提供X轴运动的打印台、提供Z轴运动的升降台、以及安装在升降台上且提供Y轴运动的横移台；所述喷头固定在横移台上且处在打印台上方，所述X轴、Y轴和Z轴空间上两两垂直，其中X轴和Y轴水平布置，Z轴竖直布置；所述喷头包括料筒以及滑动安装在料筒内的推料活塞，料筒底端具有出料口，料筒顶部安装有驱动推料活塞的丝杠步进电机，所述料筒的外围设有保温套，在料筒与保温套之间设有作用于料筒的加热装置。

【技术特征摘要】
1.一种食品三维打印机，包括机架以及安装在机架上的喷头，其特征在于，所述机架包括提供X轴运动的打印台、提供Z轴运动的升降台、以及安装在升降台上且提供Y轴运动的横移台；所述喷头固定在横移台上且处在打印台上方，所述X轴、Y轴和Z轴空间上两两垂直，其中X轴和Y轴水平布置，Z轴竖直布置；所述喷头包括料筒以及滑动安装在料筒内的推料活塞，料筒底端具有出料口，料筒顶部安装有驱动推料活塞的丝杠步进电机，所述料筒的外围设有保温套，在料筒与保温套之间设有作用于料筒的加热装置。2.如权利要求1所述的食品三维打印机，其特征在于，所述打印台包括：底座；安装在底座上的X轴导杆；沿X轴导杆运动的X轴导向滑块；与X轴导向滑块固定连接的用于放置打印品的托板；安装在底座上的X轴步进电机；安装在底座上受X轴步进电机牵引的X轴同步带，所述托板的底部固定在X轴同步带上。3.如权利要求2所述的食品三维打印机，其特征在于，所述升降台包括：安装在所述底座上的Z轴导杆；沿Z轴导杆运动的Z轴导向滑块；与Z轴导向滑块相固定连接的升降板；安装在所述底座上的Z轴步进电机；安装在所述底座上受Z轴步进电机驱动的Z轴丝杆，所述Z轴导向滑块与该Z轴丝杆之间螺纹配合。4.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：李景元，邹敏，胡雨琦，高帅，肖邦银，
申请(专利权)人：杭州时印科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33