[發(fā)明專(zhuān)利]一種可控噴注式食品3D打印設(shè)備及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410140733.5
• 申請(qǐng)日: 2014-04-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103932369A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏正英;杜軍;付麗倩;盧秉恒;魏培;趙光喜
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安交通大學(xué);陜西秦土地農(nóng)業(yè)科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): A23P1/00
• 分類(lèi)號(hào): A23P1/00
• 代理公司: 西安通大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 陸萬(wàn)壽

1.一種可控噴注式食品3D打印設(shè)備，其特征在于：包括支持框架（1），支持框架（1）上安裝有三維定位裝置，三維定位裝置中X軸定位裝置和Y軸定位裝置安裝在支持框架的頂端，Z軸定位裝置安裝在支持框架的側(cè)面；X軸定位裝置上安裝有能夠旋轉(zhuǎn)的用于噴出漿液糊狀食物的出料裝置，出料裝置位于支持框架頂部的中心；Z軸定位裝置上安裝有用于承接漿液糊狀食物的基板（12），基板（12）設(shè)置在支持框架（1）內(nèi)部，并位于出料裝置的下方，且能夠在Z軸定位裝置的控制下沿Z軸方向運(yùn)動(dòng)；出料裝置上連接有通過(guò)控制器（21）控制漿液糊狀食物噴出量及噴出速度的控制回路；出料裝置上安裝有若干噴嘴（11），噴嘴（11）的壓縮空氣入口以及物料入口分別與控制回路以及相對(duì)應(yīng)的供料筒相連。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控噴注式食品3D打印設(shè)備，其特征在于：所述的X軸定位裝置包括位于X軸方向上的X軸傳動(dòng)絲杠（5）以及套裝在X軸傳動(dòng)絲杠（5）上的噴嘴滑塊（9）；支持框架（1）頂端Y軸方向的兩個(gè)相對(duì)的支架上分別安裝有Y軸滑塊（3），其中一個(gè)Y軸滑塊（3）內(nèi)安裝有X軸步進(jìn)電機(jī)（4），X軸步進(jìn)電機(jī)（4）的輸出軸與X軸傳動(dòng)絲杠（5）一端固定連接，X軸傳動(dòng)絲杠（5）的另一端安裝在另一個(gè)Y軸滑塊（3）上。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可控噴注式食品3D打印設(shè)備，其特征在于：所述的Y軸定位裝置包括套裝在Y軸滑塊（3）上的Y軸絲杠（2）；支持框架（1）頂端X軸方向的一個(gè)支架上安裝有電機(jī)座，電機(jī)座上安裝有雙軸伸步進(jìn)電機(jī)（6），雙軸伸步進(jìn)電機(jī)（6）兩端的輸出軸上均固定連接有傳動(dòng)軸（7），兩個(gè)傳動(dòng)軸（7）均通過(guò)錐齒輪（8）分別與支持框架（1）頂部的兩個(gè)Y軸絲杠（2）相連；兩個(gè)Y軸絲杠（2）分別套裝在兩個(gè)Y軸滑塊（3）內(nèi)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可控噴注式食品3D打印設(shè)備，其特征在于：所述的Z軸定位裝置包括Z軸絲杠（13），基板（12）套裝在Z軸絲杠（13）上；Z軸絲杠（13）的頂端安裝在電機(jī)座的底部，底端與Z軸步進(jìn)電機(jī)的輸出軸固定連接，Z軸步進(jìn)電機(jī)安裝在支持框架（1）底部X軸方向的一個(gè)支架上。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可控噴注式食品3D打印設(shè)備，其特征在于：所述的出料裝置還包括安裝在噴嘴滑塊（9）底部的旋轉(zhuǎn)連接圓盤(pán)（10）以及為噴嘴（11）提供動(dòng)力的空氣壓縮機(jī)（14）；若干噴嘴（11）的空氣入口均與空氣壓縮機(jī)（14）相連；若干噴嘴（11）安裝在旋轉(zhuǎn)連接圓盤(pán)（10）上，噴嘴（11）的噴口（11-1）位于基板（12）的上方。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可控噴注式食品3D打印設(shè)備，其特征在于：所述噴嘴（11）的噴口（11-1）的橫截面與水平方向傾斜設(shè)置。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可控噴注式食品3D打印設(shè)備，其特征在于：所述支持框架（1）的外圍還設(shè)置有用于保護(hù)支持框架（1）內(nèi)部結(jié)構(gòu)的機(jī)殼，機(jī)殼由玻璃材料制成；基板（12）由鍍絡(luò)合金材料制成；旋轉(zhuǎn)連接圓盤(pán)（10）上固定安裝有五個(gè)噴嘴（11）。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可控噴注式食品3D打印設(shè)備，其特征在于：所述的每一個(gè)噴嘴（11）與空氣壓縮機(jī)（14）之間均通過(guò)控制回路相連，其中每一組控制回路包括主壓縮空氣管路以及副壓縮空氣管路，主壓縮空氣管路以及副壓縮空氣管路的輸入端均與作為壓縮空氣源的空氣壓縮機(jī)（14）相連，輸出端均與噴嘴（11）相連。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可控噴注式食品3D打印設(shè)備，其特征在于：所述的空氣壓縮機(jī)（14）的出口連接有分接閥（15），空氣壓縮機(jī)（14）與分接閥（15）之間的管路上還連接有壓力計(jì)（22），噴嘴（11）的入口連接有三通閥（18）；主壓縮空氣管路包括依次連接的用于控制進(jìn)料量的調(diào)壓比例閥（16）和第一電磁閥（17-1），副壓縮空氣管路包括依次連接第二電磁閥（17-2）、調(diào)氣閥（20）和分歧管（19）；調(diào)壓比例閥（16）和第二電磁閥（17-2）入口分別連接到分接閥（15）的兩個(gè)入口上，第一電磁閥（17-1）和分歧管（19）的出口分別連接到三通閥（18）的兩個(gè)入口上；其中，控制器（21）的控制信號(hào)輸出端分別與調(diào)壓比例閥（16）、第一電磁閥（17-1）、第二電磁閥（17-2）以及三通閥（18）的控制信號(hào)輸入端相連。

10.一種基于權(quán)利要求1至9任意一項(xiàng)所述可控噴注式食品3D打印設(shè)備的打印方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）選擇相應(yīng)的食物，加工成濃度合適的可流動(dòng)漿液狀，分別置于相應(yīng)的供料筒中；

2）用酒精將基板清洗干凈；

3）調(diào)整噴嘴和基板的距離，使參照噴嘴的液體流焦點(diǎn)處于基板表面；

4）根據(jù)每層食物的組分，設(shè)置相應(yīng)的噴嘴運(yùn)動(dòng)速度以及空氣壓縮機(jī)功率的范圍；

5）打開(kāi)空氣壓縮機(jī)，調(diào)整氣壓以保證送料流場(chǎng)；

6）先后啟動(dòng)相應(yīng)噴嘴的調(diào)壓比例閥和電磁閥，噴嘴按照程序規(guī)定的軌跡進(jìn)行掃描打印；

7）打印完成一層后，基板下降一層厚度的距離進(jìn)行下一層的打印，并且成形過(guò)程中保持送粉筒的數(shù)量值總和不變，以保證每層的成形厚度均勻一致，最終實(shí)現(xiàn)可控噴注式食品3D打印成型。