CN106070469A - 一种蛋糕3d打印装置及打印方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种蛋糕3D打印装置及打印方法，打印装置包括：送料机构，其包括多个料筒、与多个料筒连通的搅拌筒、设于搅拌筒内的螺旋搅拌叶片、驱动物料由料筒进入搅拌筒内的气泵；打印机构，其包括与搅拌筒出料端连通的打印头、水平设于打印头下方的托盘、驱动打印头在一水平面内分别作横向和纵向往返运动的第一步进电机和第二步进电机、驱动托盘作上下往返运动的第三步进电机；打印方法则通过送料机构与打印机构的配合实现蛋糕胚内部图案的绘制及其外部裱花图案的绘制。本发明通过多个料筒及打印头与托盘的相对运动，可实现蛋糕胚内部成型与后续裱花处理，其操作简单，降低了蛋糕制作成本，可满足不同的个性化需求。

Description

一种蛋糕3D打印装置及打印方法

技术领域

本发明涉及蛋糕3D打印技术，尤其是涉及一种蛋糕3D打印装置及打印方法。

背景技术

传统的蛋糕制作费时，费力，且蛋糕造型千篇一律，很难满足现在消费者的多样化需求，对于特别定制的蛋糕来说，又往往需要专业的裱花师对蛋糕进行造型，不仅费时，而且价格昂贵，且因为是纯手工制作，蛋糕造型效果不可控。目前3D食品打印技术可以实现巧克力、煎饼、饼干等食品的制做，而蛋糕、冰激凌等食品的3D打印机较少，并且现有的3D食品打印机堆积食品高度不够，难以实现立体造型，多以简单的平面图案为主，还无法实现严格意义的三维造型。未来3D食品打印将朝着更丰富、更人性化的方向发展，能够真正满足人们对个性又营养的食物制作需求。

炫心蛋糕是蛋糕的一种，又叫含心蛋糕或隐心蛋糕，其特征在于蛋糕胚内部含有图案、字母、数字等造型，当切开蛋糕时，蛋糕的每个切面都有图案，图案或是一颗爱心，或是一句你想对爱人说的话，极具创意。但传统制作炫心蛋糕的过程十分复杂，需要先把蛋糕按照内部所需图案的形状和颜色用手工切好再拼合起来，复杂的图案甚至需要使用专门的模具成形，然后将拼好后的蛋糕心整体放到蛋糕原料中，再放到蛋糕模具中烘烤，最后成形。其过程复杂，特别是对于制作图案稍微丰富的炫心蛋糕，由于不光需要图案的形状，还需要多种颜色的搭配，固往往需要多套模具成形内部的炫心，且如果想要换一个图案，又需要换一整套模具，直接导致了制作成本的增加。同时制作一款炫心蛋糕的人员需要进行专门的培训，所以传统方式制作炫心蛋糕费时、费力、成本高、蛋糕质量不可控、不能满足顾客个性化定制的需求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种蛋糕3D打印装置及打印方法，解决现有技术中蛋糕制作费时费力、成本高、质量不可控的技术问题。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种蛋糕3D打印装置，包括。

送料机构，其包括多个料筒、与多个所述料筒连通的搅拌筒、设于所述搅拌筒内的螺旋搅拌叶片、驱动物料由料筒进入搅拌筒内的气泵。

打印机构，其包括与所述搅拌筒出料端连通的打印头、水平设于所述打印头下方的托盘、驱动所述打印头在一水平面内分别作横向和纵向往返运动的第一步进电机和第二步进电机、驱动所述托盘作上下往返运动的第三步进电机。

优选的，所述送料机构包括一多通气阀，所述多通气阀的进气端与所述气泵连接、多个出气端分别与多个所述料筒连接。

优选的，所述搅拌筒包括上端与多个所述料筒连通的搅拌筒本体及由所述搅拌筒本体下端向下延伸形成的内径由上至下逐渐缩小的锥形部，所述锥形部下端与所述搅拌筒连通。

优选的，所述打印机构包括第一同步轮、第一同步带，所述第一同步带沿横向布置且一端与第一同步轮连接、另一端与第一步进电机连接，所述打印头连接于所述第一同步带并随第一同步带作横向往返运动。

优选的，所述打印机构包括均纵向设置的两个导轨、一一对应设置于所述导轨上的两个滑块、驱动两个所述滑块沿所述导轨纵向运动的两个第二同步带、同步驱动两个所述第二同步带转动的主动轴，所述第二步进电机与所述主动轴驱动连接，所述第一同步轮通过一同步轮固定座固设于其中一个滑块上、所述第一步进电机固定于其中另一个滑块上。

优选的，所述打印机构还包括一打印台，所述打印台上设置有一打印孔，所述打印头内置于所述打印孔并与一打印头固定座连接，所述打印头固定座上端连接于所述第一同步带，所述托盘对应设置于打印孔正下方。

优选的，所述打印机构包括一竖直设置的丝杠、平行设于所述丝杠两侧的导杆、设于托盘下方并与托盘连接为一体的驱动环，所述驱动环上设置有与所述丝杠螺纹配合的螺母及与所述导杆配合的线性轴承，所述第三步进电机通过联轴器与所述丝杠连接。

优选的，所述蛋糕3D打印装置还包括一框架及设于所述框架上的壳体，所述壳体与所述打印台合围形成一烘焙室，所述烘焙室内设置有布置于所述驱动环下方的加热管。

同时，本发明还提供一种蛋糕3D打印方法，包括如下步骤：

（1）设置多个料筒分别用于封装不同种类及不同颜色的蛋糕原料；

（2）通过多通气阀控制多个料筒中蛋糕原料按设定比例进入搅拌筒内，通过螺旋搅拌叶片将搅拌筒内的蛋糕原料搅拌均匀，并通过螺旋搅拌叶片驱动搅拌均匀的蛋糕原料进入打印头内；

（3）控制承载蛋糕的托盘作竖直运动使其与在水平面内作横向运动和纵向运动的打印头相配合绘制设定蛋糕胚图案；

（4）对打印好的蛋糕胚进行烘焙处理。

优选的，所述蛋糕3D打印方法还包括如下步骤：

（5）通过打印头对烘焙处理后冷却的蛋糕胚的外表面进行裱花处理。

与现有技术相比，本发明通过多个料筒及打印头与托盘的相对运动，可实现蛋糕胚内部成型与后续裱花处理，其操作简单，降低了蛋糕制作成本，可满足不同的个性化需求。

附图说明

图1是本发明的蛋糕3D打印装置的连接结构示意图。

图2是本发明的送料机构的连接结构示意图。

图3是本发明的搅拌筒的剖视结构示意图。

图4本发明的打印机构的连接结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1~4，本发明的实施例提供了一种蛋糕3D打印装置，包括。

送料机构1，其包括多个料筒101、与多个所述料筒101连通的搅拌筒102、设于所述搅拌筒102内的螺旋搅拌叶片103、驱动物料由料筒101进入搅拌筒102内的气泵104。

打印机构2，其包括与所述搅拌筒102出料端连通的打印头201、水平设于所述打印头201下方的托盘202、驱动所述打印头201在一水平面内分别作横向和纵向往返运动的第一步进电机203和第二步进电机204、驱动所述托盘202作上下往返运动的第三步进电机205。

具体的，本实施例料筒101个数可根据需要设置，本实施例仅仅以四个料筒101为例进行说明。设置时，可在其中一个料筒101内放置面浆料，另外三个料筒101内分别放置红色奶油、绿色奶油和蓝色奶油，也可根据需要或个人口味放置其他原料，也可设置更多个数的料筒101以配合放置更多的原料或更多颜色的奶油，在此不作限制。

制作时，通过气泵104将料筒101内的原料分别打入搅拌筒102内，驱动搅拌筒102内的螺旋搅拌叶片103转动，具体可通过一微型减速电机105驱动螺旋搅拌叶片103转动。由于采用螺旋搅拌叶片103，使得物料在搅拌筒102内搅拌的同时能够沿搅拌筒102向其出料端运动，从而便于持续性搅拌的同时给予搅拌后的物料以驱动力，保证搅拌后的物料的紧密性。搅拌后的物料进入打印头201后，可通过控制第一步进电机203、第二步进电机204和第三步进电机205的运动实现打印头201与托盘202之间的相对运动，保证打印头201能够在托盘202上以蛋糕原料绘制不同图案的蛋糕胚，其不仅可用于蛋糕胚内部造型，也可用于蛋糕胚外表面裱花。

请参阅图1、图2，为了便于控制不同料筒101内物料进入搅拌筒102内，本实施例所述送料机构1包括一多通气阀106，所述多通气阀106的进气端与所述气泵104连接、多个出气端分别与多个所述料筒101连接，具体控制时可根据多通气阀106出气端与进气端导通的时间控制不同料筒101内物料进入搅拌筒102内的量，进而控制搅拌筒102内不同物料的比例，以满足不同人群对蛋糕口味的需求。同时，多通气阀106也可控制不同物料进入搅拌筒102内的前后顺序及进入搅拌筒102内的时间，例如，在进行蛋糕胚制作时，裱花原料可不进入搅拌筒102内，而进行裱花时，制作蛋糕胚的面浆料则不进入搅拌筒102内。其中，气泵104可通过气动软管107与多通气阀106连接，而料筒101可通过食品级硅胶管108与搅拌筒102连接。

请参阅图3，蛋糕胚及裱花时需要物料具有较好的连续性，即需要保证物料之间的紧密性，为了避免物料之间产生气泡，故本实施例所述搅拌筒102包括上端与多个所述料筒101连通的搅拌筒本体102a及由所述搅拌筒本体102a下端向下延伸形成的内径由上至下逐渐缩小的锥形部102b，所述锥形部102b下端与所述搅拌筒102连通，通过锥形部102b的设置可增加物料由上至下受到的压力，进而保证物料之间紧密连接，保证打印头201中物料打印的连续性，进而提高蛋糕胚和裱花的完整性。

其中，如图1、图4所示，为了提高第一步进电机203控制打印头201横向运动的准确性，本实施例所述打印机构2包括第一同步轮（未标出）、第一同步带206，所述第一同步带206沿横向布置且一端与第一同步轮（未标出）连接、另一端与第一步进电机203连接，所述打印头201连接于所述第一同步带206并随第一同步带206作横向往返运动。相对应的，所述打印机构2包括均纵向设置的两个导轨207、一一对应设置于所述导轨207上的两个滑块208、驱动两个所述滑块208沿所述导轨207纵向运动的两个第二同步带209、同步驱动两个所述第二同步带209转动的主动轴210，所述第二步进电机204与所述主动轴210驱动连接，所述第一同步轮（未标出）通过一同步轮固定座211固设于其中一个滑块208上、所述第一步进电机203固定于其中另一个滑块208上。

具体的，第一步进电机203驱动第一同步带206转动，打印头201可随第一同步带206作横向往返运动，由于第一同步轮（未标出）和第一步进电机203分别与两个滑块208连接，两个滑块208分别设置于两个第二同步带209上，主动轴210两端分别设置两个第二同步轮（未标出），与主动轴210相配合从动轴212两端也设置两个第二同步轮（未标出），四个第二同步轮（未标出）可同步驱动两个第二同步带209转动，使得两个滑块208同步作纵向往返运动，进而保证了打印头201作纵向往返运动。同时，由于第二步进电机204驱动第一步进电机203和打印头201同步纵向运动，而打印头201可同时相对第一步进电机203横向运动，从而保证了打印头201可同时作横向运动和纵向运动，其有利于保证蛋糕胚和裱花的不同设计方案的打印。

如图2、图4所示，为了便于各个部件的固定，所述送料机构1包括一支撑架109，所述打印机构2还包括一打印台213，支撑架109可设置于打印台213上，而料筒101、多通气阀106、气泵104、搅拌筒102、微型减速电机105均固定设置于支撑架109上。而且，打印台213上设置有一打印孔213a，所述打印头201内置于所述打印孔213a并与一打印头固定座214连接，所述打印头固定座214上端连接于所述第一同步带206，所述托盘202对应设置于打印孔213a正下方，从而实现了打印头201在打印孔213a内作横向和纵向运动，而与之相配合的托盘202则作竖直运动，保证了相当于实现了打印头201相对托盘202作三维运动。

相对应的，为了提高托盘202竖直运动与打印头201运动配合的精准度，本实施例所述打印机构2包括一竖直设置的丝杠215、平行设于所述丝杠215两侧的导杆216、设于托盘202下方并与托盘202连接为一体的驱动环217，所述驱动环217上设置有与所述丝杠215螺纹配合的螺母及与所述导杆216配合的线性轴承，所述第三步进电机205与所述丝杠215通过联轴器连接。其中，丝杠215和导杆216均上端连接于打印台213下表面，当第三步进电机205驱动丝杠215转动时，驱动环217带动托盘202沿丝杠215作上下运动，对应的线性轴承套设于导杆216上，使托盘202能够沿导杆216作上下运动，有利于驱动环217和托盘202按设定的路径作上下运动。

蛋糕在托盘202上打印好后，由于其形状稳定性差，不便于移动，故所述蛋糕3D打印装置还包括一框架3及设于所述框架3上的壳体4，所述壳体4与所述打印台213合围形成一烘焙室，所述烘焙室内设置有布置于所述驱动环217下方的加热管5，加热管5也可设置为多个，当设置为多个加热管5时，多个加热管5可根据需要沿烘焙室内壁设置，且靠近打印台213的加热管5的功率较大、靠近烘焙室下端的加热管5的功率较小。而为了减少热量的散热，避免热量将料筒101或搅拌筒102内物料固化，本实施例的打印台213可采用隔热材料。其中，支撑架109也可直接与框架3连接以增加连接的稳定性。

而为了烘焙室内温度的可控制性，可设置温度传感器、显示屏、调节按钮等进行烘焙室内温度的控制，其控制方法为本领域的常规技术，在此不作赘述。

本实施例的蛋糕3D打印装置的打印方法如下：

（1）将四个料筒中的其中一个料筒内放置面浆料，另外三个料筒内分别放置红色奶油、绿色奶油和蓝色奶油；

（2）通过气泵和多通气阀控制四个料筒中蛋糕原料按设定比例进入搅拌筒内，通过螺旋搅拌叶片将搅拌筒内的蛋糕原料搅拌均匀，并通过螺旋搅拌叶片驱动搅拌均匀的蛋糕原料进入打印头内；其中，放置奶油的料筒内可通入奶油进入搅拌筒也可不通入奶油进入搅拌筒，具体可根据需要设置；

（3）控制承载蛋糕的托盘作竖直运动使其与在水平面内作横向运动和纵向运动的打印头相配合绘制设定蛋糕胚图案，该蛋糕图案主要是指蛋糕胚的内部图案；

（4）对打印好的蛋糕胚进行烘焙处理。

（5）通过打印头对烘焙处理后冷却的蛋糕胚的外表面进行裱花处理。具体的，该裱花处理时，需要调整搅拌筒内的物料，即通过气泵和多通气阀控制装有奶油的三个料筒按一定比例进入搅拌筒内，然后再通过打印头在蛋糕胚上进行裱花打印。

与现有技术相比，本发明通过多个料筒及打印头与托盘的相对运动，可实现蛋糕胚内部成型与后续裱花处理，其操作简单，降低了蛋糕制作成本，可满足不同的个性化需求。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种蛋糕3D打印装置，其特征在于，包括，

送料机构，其包括多个料筒、与多个所述料筒连通的搅拌筒、设于所述搅拌筒内的螺旋搅拌叶片、驱动物料由料筒进入搅拌筒内的气泵；

打印机构，其包括与所述搅拌筒出料端连通的打印头、水平设于所述打印头下方的托盘、驱动所述打印头在一水平面内分别作横向和纵向往返运动的第一步进电机和第二步进电机、驱动所述托盘作上下往返运动的第三步进电机。

2.根据权利要求1所述的蛋糕3D打印装置，其特征在于，所述送料机构包括一多通气阀，所述多通气阀的进气端与所述气泵连接、多个出气端分别与多个所述料筒连接。

3.根据权利要求2所述的蛋糕3D打印装置，其特征在于，所述搅拌筒包括上端与多个所述料筒连通的搅拌筒本体及由所述搅拌筒本体下端向下延伸形成的内径由上至下逐渐缩小的锥形部，所述锥形部下端与所述搅拌筒连通。

4.根据权利要求2或3所述的蛋糕3D打印装置，其特征在于，所述打印机构包括第一同步轮、第一同步带，所述第一同步带沿横向布置且一端与第一同步轮连接、另一端与第一步进电机连接，所述打印头连接于所述第一同步带并随第一同步带作横向往返运动。

5.根据权利要求4所述的蛋糕3D打印装置，其特征在于，所述打印机构包括均纵向设置的两个导轨、一一对应设置于所述导轨上的两个滑块、驱动两个所述滑块沿所述导轨纵向运动的两个第二同步带、同步驱动两个所述第二同步带转动的主动轴，所述第二步进电机与所述主动轴驱动连接，所述第一同步轮通过一同步轮固定座固设于其中一个滑块上、所述第一步进电机固定于其中另一个滑块上。

6.根据权利要求5所述的蛋糕3D打印装置，其特征在于，所述打印机构还包括一打印台，所述打印台上设置有一打印孔，所述打印头内置于所述打印孔并与一打印头固定座连接，所述打印头固定座上端连接于所述第一同步带，所述托盘对应设置于打印孔正下方。

7.根据权利要求5或6所述的蛋糕3D打印装置，其特征在于，所述打印机构包括一竖直设置的丝杠、平行设于所述丝杠两侧的导杆、设于托盘下方并与托盘连接为一体的驱动环，所述驱动环上设置有与所述丝杠螺纹配合的螺母及与所述导杆配合的线性轴承，所述第三步进电机通过联轴器与所述丝杠连接。

8.根据权利要求7所述的蛋糕3D打印装置，其特征在于，所述蛋糕3D打印装置还包括一框架及设于所述框架上的壳体，所述壳体与所述打印台合围形成一烘焙室，所述烘焙室内设置有布置于所述驱动环下方的加热管。

9.一种蛋糕3D打印方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）设置多个料筒分别用于封装不同种类及不同颜色的蛋糕原料；

（2）通过多通气阀控制多个料筒中蛋糕原料按设定比例进入搅拌筒内，通过螺旋搅拌叶片将搅拌筒内的蛋糕原料搅拌均匀，并通过螺旋搅拌叶片驱动搅拌均匀的蛋糕原料进入打印头内；

（3）控制承载蛋糕的托盘作竖直运动使其与在水平面内作横向运动和纵向运动的打印头相配合绘制设定蛋糕胚图案；

（4）对打印好的蛋糕胚进行烘焙处理。

10.根据权利要求9所述的蛋糕3D打印方法，其特征在于，所述蛋糕3D打印方法还包括如下步骤：

（5）通过打印头对烘焙处理后冷却的蛋糕胚的外表面进行裱花处理。