[發明專利]一種食品3D打印機的智能熱電加熱噴頭

有效

• 申請號: 201810448387.5
• 申請日: 2018-05-11
• 公開（公告）號: CN108402506B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 郭韻;延浩立;高宇飛
• 申請（專利權）人: 上海工程技術大學
• 主分類號: A23P30/20
• 分類號: A23P30/20;B33Y30/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

本發明涉及一種食品3D打印機的智能熱電加熱噴頭，包括噴嘴、CPU中控系統、與CPU中控系統分別連接的輸料管、擠壓裝置和半導體制冷制熱裝置，所述的擠壓裝置與輸料管的頂部連接，輸料管的底部與半導體制冷制熱裝置連接，所述的噴嘴設于輸料管的底部內側，所述的半導體制冷制熱裝置包括設于輸料管底部四周的半導體制冷片，所述的半導體制冷片包括依次設置的制冷端、半導體冷端導流條、N型和P型半導體區域、半導體熱端導流條和制熱端，所述的制熱端與輸料管連接，所述的制冷端背對輸料管放置。與現有技術相比，本發明具有解決了噴頭加熱問題、加快噴嘴出料后打印模型的冷卻、減小能耗、提高打印精度、降低食品產出的成本等優點。

技術領域

本發明涉及一種3D打印機噴頭，尤其是涉及一種食品3D打印機的智能熱電加熱噴頭。

背景技術

隨著科學技術的不斷發展，越來越多新型的技術走進了人們的生活中，3D打印技術自其發明以來受到各方的關注，更被國外媒體譽為第四次工業革命。其中，以FDM打印技術應用最為廣泛，熔融沉積制造工藝開始運用到食品的制作中，FDM3D打印原理是材料在噴頭內被加熱熔化，噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運動，同時將熔化的材料擠出，材料迅速固化，并與周圍的材料粘結而實現立體成型，這種打印機與其他方法相比，具有結構簡單操作方便，成型速度快等諸多優點。打印并且擠出方法的優勢在于可用于更廣泛的食物材料。現階段的食品級打印技術中打印噴頭部位主要以加熱為主，在打印過程中由于噴頭溫度的較高，噴頭擠出食品材料后溫度降速慢造成材料冷卻結晶慢，造成打印精度不高等一系列問題。此外，對于現有技術中的打印噴頭，在降溫過程中需要很大的能耗，大大提高了食品產出的成本。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種食品3D打印機的智能熱電加熱噴頭。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種食品3D打印機的智能熱電加熱噴頭，包括噴嘴、CPU中控系統、與CPU中控系統分別連接的輸料管、擠壓裝置和半導體制冷制熱裝置，所述的擠壓裝置與輸料管的頂部連接，輸料管的底部與半導體制冷制熱裝置連接，所述的噴嘴設于輸料管的底部內側，所述的半導體制冷制熱裝置包括設于輸料管的底部四周的半導體制冷片，所述的半導體制冷片包括依次設置的制冷端、半導體冷端導流條、N型和P型半導體區域、半導體熱端導流條和制熱端，所述的制熱端與輸料管連接，所述的制冷端背對輸料管放置。

3D打印機工作時，CPU中控系統發出指令，控制半導體制冷片運作，開始電流輸入，半導體的內部瓷片開始加熱，經過導熱硅將熱量傳送至輸料管外壁，熱量均勻分散在輸料管各個位置，并經輸料管傳導給內部食品材料，此時內部材料變為熔融狀態，擠壓裝置將熔融狀態的材料經輸料管從噴嘴擠出；制冷端背對輸料管及噴嘴放置，對打印出來的熔融狀態的材料進行迅速冷卻。

優選地，所述的制冷端的外部設有封閉的環狀吸熱板。

優選地，所述的半導體制冷制熱裝置還包括絕緣隔溫骨架，所述的絕緣隔溫骨架固定在環狀吸熱板與輸料管之間，并架設在N型和P型半導體區域上方。

優選地，所述的噴嘴四周設有第一溫度傳感器，該第一溫度傳感器與CPU中控系統連接。

優選地，所述的輸料管的管壁上設有用于感應管壁溫度的第二溫度傳感器，該第二溫度傳感器與CPU中控系統連接。

優選地，所述的擠壓裝置包括固定肋板、移動滑塊、活塞桿和微型電機，所述的固定肋板固定在輸料管的頂部邊緣，所述的支撐桿固定在固定肋板上，所述的移動滑塊套設在支撐桿上，所述的活塞桿設于輸料管內，并與移動滑塊連接，所述的微型電機固定在輸料管上，微型電機與移動滑塊通過螺紋桿連接。

優選地，所述的CPU中控系統為mega2560單片機。

優選地，所述的輸料管為陶瓷鋁合金輸料管。

優選地，所述的半導體制冷片的數量為四片。