CN203801631U - 一种保温喷射管式三维巧克力打印设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种保温喷射管式三维巧克力打印设备，包括三维定位机构、可拆卸地安装在所述三维定位机构上的喷射装置、设置在喷射装置底部的打印平台、与喷射装置连接的加温装置。喷射装置包括喷射管、与所述喷射管通过过盈配合连接的喷射头。加温装置包括置于喷射管和喷射头侧面的测温器、与测温器电性连接的温控器、与温控器电性连接且置于喷射管和喷射头内部的加热丝，喷射管和喷射头的喷嘴周围包覆有保温材料层。喷射管内滑动设有推杆，推杆通过丝杆与丝杆驱动电机连接。本实用新型结构简单、成本低，可拆卸喷射筒的方式可实现对调温好的巧克力浆料地快速加料，喷射筒的加装和拆卸，实现简易和实用的巧克力个性化和创意化的三维打印方式。
Description
技术领域
本实用新型涉及三维打印和巧克力制造技术领域，具体是一种保温喷射管式三维巧克力打印设备。
背景技术
三维打印技术作为一种新型的层加层制造技术，目前主要用于高分子、金属和陶瓷材料的快速成型以及个性化和小批量产品的生产加工。近年来，三维打印技术被逐步尝试用于食品、糖果以及巧克力领域，但在这些领域的应用依然处于早期研发和商用化尝试阶段。早期一种针对爱好三维打印技术个人家庭用户采取开源开发的台式设备(称为fabhome)被用于广泛的材料测试，包括塑料、导电材料、食品(如奶酪，饼干和巧克力)。但此设备未专门针对巧克力的应用来设计和开发，其塑料针管以及保温方式不能很好的控制巧克力的打印和三维成型。
因为巧克力的加工需要采用特定的调温方式，根据巧克力成分将其加温到一定温度范围如40-45度，将其晶相全部熔化性，再降温到一定低温范围如28-33度，并连续搅拌和实加剪应力的方式实现可控的巧克力结晶过程，以形成可适合巧克力加工成型的浆料原料并控温来保持其晶相。本发明人于2006年开始对巧克力的三维打印技术进行有针对性的研究和开发，提出成套的巧克力加温、保温、传送泵、螺旋式挤出打印装置来实现巧克力的连续打印和系统控制[Hao L,Mellor S,Seaman O,Henderson J,Sewell N,Sloan M.(2008)'Materialcharacterisation and process development for chocolate additive layermanufacturing,Virtual and Physical Prototyping,volume5,no.2)，然而，此系统设备涉及多个装置以及其整体的控制协调，因此产品开发难度大，成本昂贵。Stranas公司也提出相近的技术和设备方式，并采取循环的方式在保障巧克力的温度和晶相控制，但是，此系统设备开发更为复杂和昂贵，很难被个人和中小型用户来接受和使用。
实用新型内容
针对现有技术的上述不足，本实用新型提供一种使用方便，成形效果好的保温喷射管式三维巧克力打印设备，可以实现快速和方便的喷射管的安装、拆卸和加料及清洗的方便性。
为实现上述目的，本实用新型采用了以下的技术方案：一种保温喷射管式三维巧克力打印设备，包括三维定位机构、可拆卸地安装在所述三维定位机构上的喷射装置、设置在喷射装置底部的打印平台，其特征在于：还包括与喷射装置连接的加温装置，所述喷射装置包括喷射管、与所述喷射管通过过盈配合连接的喷射头，所述加温装置包括置于喷射管和喷射头侧面的测温器、与测温器电性连接的温控器、与温控器电性连接且置于喷射管和喷射头内部的加热丝，喷射管和喷射头的喷嘴周围包覆有保温材料层；所述喷射管内滑动设有推杆，推杆通过丝杆与丝杆驱动电机连接。
如上所述的保温喷射管式三维巧克力打印设备，所述三维定位机构包括三轴步进电机及受所述三轴步进电机控制的X轴运动滑轨、Y轴运动滑轨和Z轴运动滑轨，X轴运动滑轨、Y轴运动滑轨和Z轴运动滑轨在三轴步进电机控制下在可分别完成XYZ三个方向的运动。
如上所述的保温喷射管式三维巧克力打印设备，所述喷射头为锥形结构。
如上所述的保温喷射管式三维巧克力打印设备，喷射管采用透明塑料制成，侧壁上设有刻度。
如上所述的保温喷射管式三维巧克力打印设备，还包括用于固定三维定位机构的打印机基座和后座。
如上所述的保温喷射管式三维巧克力打印设备，所述测温器为热电偶。
如上所述的保温喷射管式三维巧克力打印设备，所述加温装置还包括与测温器电性连接的仪表盘，仪表盘用于将测温器测得的温度数值进行显示。
本实用新型采用喷射管和喷射头组成的喷射装置来实现巧克力浆料的快捷和精确打印，并配备特定的电动喷射挤出控制(推杆、丝杆、与丝杆驱动电机)，以及喷射筒和喷射头的加温和保温装置、测温器和温控器组成的测温反馈装置，喷射装置可拆卸地安装在所述三维定位机构上，可实现对巧克力浆料的保温，流动性能，喷射以及凝固的有效控制，保障三维层加打印成型的质量及其便捷式操着方式。
本实用新型结构简单、成本低，可拆卸喷射筒的方式可实现对调温好的巧克力浆料地快速加料，喷射筒的加装和拆卸，实现简易和实用的巧克力个性化和创意化的三维打印方式。
附图说明
图1为本实用新型其中一个实施例的结构示意图；
图2为本实用新型中喷射装置的结构示意图；
图3为本实用新型中加温装置的结构示意图。
图中：1—Y轴运动滑轨，2—打印平台，3—后座，4—X轴运动滑轨，5—Z轴运动滑轨，6—三轴步进电机，7—丝杆，8—喷射管，10—喷射头，11—打印机基座，12—刻度，13—推杆，14—丝杆驱动电机，17—保温材料层，18—加热丝，19—仪表盘，20—温控器，22—测温器。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示，本实用新型保温喷射管式三维巧克力打印设备其中一个实施例包括三维定位机构、可拆卸地安装在所述三维定位机构上的喷射装置、与喷射装置连接的加温装置及设置在喷射装置底部的打印平台2。
所述三维定位机构包括三轴步进电机6及受所述三轴步进电机6控制的X轴运动滑轨4、Y轴运动滑轨1和Z轴运动滑轨5，X轴运动滑轨4、Y轴运动滑轨1和Z轴运动滑轨5在三轴步进电机6控制下在可分别完成XYZ三个方向的运动，进而带动喷射装置完成三维运动。
所述喷射装置包括喷射管8、与所述喷射管8通过过盈配合连接的喷射头10，所述喷射头10可设计为锥形结构，保证融化的巧克力均匀流畅的喷射，可快捷的分拆并抽取已经调温好的巧克力浆料，并可让用户实现快速的换料和清洗。
请进一步参考图2，所述喷射管8内滑动设有推杆13，喷射管8可采用透明塑料制成，侧壁上设有刻度12，推杆13通过丝杆7与丝杆驱动电机14连接。丝杆驱动电机14通过控制丝杆7的垂直运动，推动推杆13在喷射管8内作活塞运动，完成融化的巧克力原料的挤出。巧克力的成形在打印平台2上完成，整个三维定位机构固定在打印机基座11和后座3上。丝杆7的运动通过与丝杆驱动电机14连接的计算机发出指令信号来控制速度和回抽时刻，保证巧克力原料的均匀喷出。在打印停止时以及其打印间隔时，计算机发送控制信号实现丝杆7和推杆13的及时回抽作用，避免巧克力的过多而流出，这样可以避免对巧克力成形精度和效果的影响。
如图3所示，所述加温装置包括置于喷射管8侧面的测温器22(例如热电偶)、与测温器22电性连接的仪表盘19和温控器20、与温控器20电性连接的加热丝18，加热丝18设置在喷射管8内。所述加热丝18可由220V交流电供电，温控器20控制交流电的通断。
测温器22用于喷射管8内温度大小，并将温度数值在仪表盘19上进行显示，同时将该温度值传输至温控器20。若实测温度小于适合巧克力喷射的温度范围(29-35℃)下限值29℃时，则温控器20发出加热信号，将220V交流电提供给加热丝18，对喷射管8内部进行加热；若喷射温度大于适合巧克力喷射的温度范围上限值35℃时，则温控器20发出停止加热信号，切断提供给加热丝18的220V交流电，对喷射管8内部进行加热。为了避免因停止加热后巧克力迅速凝固，可在喷射管8外壁包覆保温材料侧层17。
如图3所示，喷射头10的喷嘴处由于内径较小，巧克力原料更容易发生堵塞，因此在喷嘴周围也包覆保温材料层17，可防止巧克力原料在喷嘴处发生堵塞，以保证其均匀喷射。在喷嘴处也可同样设置温控器20，适合喷嘴处的巧克力成形温度范围是27-32℃；在喷嘴处同样设置测温器22，并与温控器20相连，仪表盘19显示示数，当喷嘴处温度低于所需喷射温度下限27℃时，温控器20传递加热信号，控制喷嘴处的加热丝18加热，当温度达到喷射所需温度上限32℃时，停止加热，依次循环，从而保证喷嘴处巧克力原料始终保持较好的成形流动性。可以理解的是，喷射管8与喷射头10处的两个温控器20可以单独设置，也可以集成为一体。
Claims (7)
1.一种保温喷射管式三维巧克力打印设备，包括三维定位机构、可拆卸地安装在所述三维定位机构上的喷射装置、设置在喷射装置底部的打印平台(2)，其特征在于：还包括与喷射装置连接的加温装置，所述喷射装置包括喷射管(8)、与所述喷射管(8)通过过盈配合连接的喷射头(10)，所述加温装置包括置于喷射管(8)和喷射头(10)侧面的测温器(22)、与测温器(22)电性连接的温控器(20)、与温控器(20)电性连接且置于喷射管(8)和喷射头(10)内部的加热丝(18)，喷射管(8)和喷射头(10)的喷嘴周围包覆有保温材料层(17)；所述喷射管(8)内滑动设有推杆(13)，推杆(13)通过丝杆(7)与丝杆驱动电机(14)连接。
2.如权利要求1所述的保温喷射管式三维巧克力打印设备，其特征在于：所述三维定位机构包括三轴步进电机(6)及受所述三轴步进电机(6)控制的X轴运动滑轨(4)、Y轴运动滑轨(1)和Z轴运动滑轨(5)，X轴运动滑轨(4)、Y轴运动滑轨(1)和Z轴运动滑轨(56)在三轴步进电机(6)控制下在可分别完成XYZ三个方向的运动。
3.如权利要求1所述的保温喷射管式三维巧克力打印设备，其特征在于：所述喷射头(10)为锥形结构。
4.如权利要求1所述的保温喷射管式三维巧克力打印设备，其特征在于：喷射管(8)采用透明塑料制成，侧壁上设有刻度(12)。
5.如权利要求1所述的保温喷射管式三维巧克力打印设备，其特征在于：还包括用于固定三维定位机构的打印机基座(11)和后座(3)。
6.如权利要求1所述的保温喷射管式三维巧克力打印设备，其特征在于：所述测温器(22)为热电偶。
7.如权利要求1所述的保温喷射管式三维巧克力打印设备，其特征在于：所述加温装置还包括与测温器(22)电性连接的仪表盘(19)，仪表盘(19)用于将测温器(22)测得的温度数值进行显示。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104589653A (zh) * | 2015-01-26 | 2015-05-06 | 珠海天威飞马打印耗材有限公司 | 打印盒、三维打印机及三维打印方法 |
| CN104814226A (zh) * | 2015-04-29 | 2015-08-05 | 苏州泰克诺机电有限公司 | 喷巧克力设备及其喷洒方法 |
| CN104943175A (zh) * | 2015-06-23 | 2015-09-30 | 南京信息工程大学 | 3d打印机扩展耗材装置 |
| CN110679704A (zh) * | 2019-10-16 | 2020-01-14 | 天津大学 | 巧克力3d打印机 |
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