CN203986030U

CN203986030U - 一种制作食品的3d打印机

Info

Publication number: CN203986030U
Application number: CN201420424396.8U
Authority: CN
Inventors: 姚芳萍; 李金华; 张拓; 张建李; 苏智超; 张建忠
Original assignee: Liaoning University of Technology
Current assignee: Liaoning University of Technology
Priority date: 2014-07-30
Filing date: 2014-07-30
Publication date: 2014-12-10
Anticipated expiration: 2024-07-30

Abstract

一种制作食品的3D打印机，涉及一种食品制作设备，传动系统包括X轴、Y轴和Z轴的传动装置，其中X轴、Y轴用来控制每一层打印的形状，Z轴控制打印的层高。X轴传动装置用来控制挤出装置在该方向上的左右直线运动及其位置，Y轴的传动装置用来控制工作台在沿Y方向上的前后直线运动及其位置，Z轴传动装置用来控制挤出装置的高度，进而控制食品打印过程中的层高，所以对Z轴的传动精度和分辨率要求较高，故Z轴采用丝杠螺母副将步进电机的回转运动转换成挤出装置的上下直线运动。该食品3D打印机可应用于食品如奶油、巧克力等的个性化造型、模样制作，并可通过替换挤出装置来进行塑料材质的3D打印。经济实用，易于实现批量生产。

Description

一种制作食品的3D打印机

技术领域

本实用新型涉及一种食品制作设备，特别是涉及一种制作食品的3D打印机。

背景技术

3D打印机，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。过去其常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，现正逐渐用于一些产品的直接制造。特别是一些高价值应用（比如髋关节或牙齿，或一些飞机零部件）已经有使用这种技术打印而成的零部件。“三维打印”意味着这项技术的普及。

３Ｄ食品打印，就是使用３Ｄ打印技术，把食品，如甜品、汉堡、面包、巧克力、比萨饼或意大利面等“打印”出来。对于３Ｄ食品打印机，目前美国、西班牙已有专家成功研制出样机，但仍然没有投入市场，且其制造成本较昂贵（2000美元左右）。若有经济轻便型的食品3D打印机研制成功并投放市场，将会受到喜欢甜品的家庭以及甜品制作商家的青睐。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种制作食品的3D打印机，该打印机利用FDM技术对食品（如奶油、巧克力、糖果等）进行复杂形状的造型，顺利打印出喜欢的食品形状和类型，满足了人们对食品造型的个性化需求。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种制作食品的3D打印机，所述方法包括有挤出装置、传动系统、控制系统和辅助系统，注射器由50ML针管、活塞头、活塞推杆组成；传动系统包括X轴、Y轴和Z轴的传动装置；X轴传动装置包括导向光杠、导向轴承、步进电机、同步带轮、同步齿形带、平带轮和支撑框；Y轴的传动装置包括两根导向光杠、导向轴承、步进电机、同步带轮、同步带和平带轮；Z轴传动装置包括两根导向光杠、两长梯形丝杠、步进电机、螺母、导向轴承；步进电机转子通过联轴器与梯形丝杠相连，梯形丝杠与螺母形成丝杠螺母副，在丝杠后侧设置了一根与其轴线平行的导向光杠，其上设置有导向轴承，导向轴承与螺母通过针管拖板相连。

所述的一种制作食品的3D打印机，所述支撑框上安装有两根平行的导向光杠，二者轴线的方向即为X方向，挤出装置的导向轴承安装在导向光杠上，挤出装置上设有同步带夹，将同步带固定在挤出装置上，步进电机与平带轮安装在支撑款的左右两端，并将同步带套装在二者上形成了完整带传动结构。

所述的一种制作食品的3D打印机，所述Y轴的传动装置采用以连接块相连接的杆件所构成的矩形框为底座，并将两根导向光杠安装在其上，导向光杠的轴线方向即为Y轴所在方向，在导向光杠上安装有导向轴承，并将工作装置固定在导向轴承上，在底座的前后两段分别安装有步进电机和平带轮，将同步带套装在步进电机的转子上所安装的同步带轮与平带轮上，同时用卡扣将同步带固定在工作台上。

所述的一种制作食品的3D打印机，所述Z轴由两根导向光杠、两长梯形丝杠、步进电机、螺母、导向轴承组成。

本实用新型的优点与效果是：

1.本实用新型可以取代传统蛋糕房繁琐的裱花和成型工艺，所有的食品形状都可以直接打印而成。使用方便，成本低，应用范围广。

2.本实用新型利用FDM技术对食品（如奶油、巧克力、糖果等）进行复杂形状的造型，顺利打印出喜欢的食品形状和类型，满足了人们对食品造型的个性化需求，采用FDM技术，免去了原有食品造型中的注塑环节，因而不必进行模具的设计制造，大幅度降低了成本。

附图说明

图1为本实用新型装配示意图；

图2为本实用新型图1的左视图；

图3为本实用新型图1的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例，对本实用新型作进一步详述。

食品3D打印机主要由挤出装置、传动系统、控制系统和辅助系统组成。挤出装置的核心为注射器；传动系统包括X轴、Y轴和Z轴的传动装置，其中X轴、Y轴用来控制每一层打印的形状，Z轴控制打印的层高。

X轴传动装置用来控制挤出装置在该方向上的左右直线运动及其位置，主要由导向杠、导向轴承、步进电机、同步带轮、同步带、平带轮和支撑框组成。

Y轴的传动装置用来控制工作台在沿Y方向上的前后直线运动及其位置，主要由两根导向杠、导向轴承、步进电机、同步带轮、同步带和平带轮组成。

Z轴传动装置用来控制挤出装置的高度，进而控制食品打印过程中的层高，所以对Z轴的传动精度和分辨率要求较高，故Z轴采用丝杠螺母副将步进电机的回转运动转换成挤出装置的上下直线运动。

图中部件：1-Z轴螺母支撑座（左）；2-内六角螺钉；3-Z轴支撑板；4-Z轴丝杠支撑座；5-内六角螺钉；6-针管背板；7-50ML针管；8-活塞头；9-活塞推杆；10-针管固定板；11-针管压板；12-圆头内六角螺钉；13-针管托板；14-X轴同步齿形带；15-X轴导向光杠；16-带轮衬套；17-套环；18-皮带挡盘；19-Z轴螺母支撑座；20-X轴光杆锁紧块；21-导向轴承；22-龙门板；23-Z轴导向光杠；24-内六角螺钉；25-M6平垫圈；26-热床；27-Z轴螺母光杠座；28-梯形螺母；29-M3平垫圈；30-M3×15内六角螺钉；31-Y轴导向轴承锁紧块；32-42步进电机；33-M5×20内六角螺钉；34-M5平垫圈；35-M5六角螺母；36-前后座底板；37-底座连接件；38-Y轴带轮座锁紧块；39-同步带卡紧扣（上）；40-M5×50内六角螺钉；41-热床支撑板；42-Z轴步进电机座；43-热床支撑弹簧；44-龙门支撑肋板；45-Tr8×346丝杠；46-M3×12圆头内六角螺钉；47-5-8挠性联轴器；48-丝杠固定架（上）；49-步进电机套筒；50-M8导向光杠座；51-M8×300导向光杠；52-Tr8×300梯形丝杠；53-Tr8梯形螺母带法兰；54-M3×6圆头内六角螺钉；55-挤出机步进电机座；56-平垫片；57-挤出机M8导向轴承；58-M8十字联轴器接头；59-十字滑块；60-侧底座板；61-Y轴导向轴承座；62-；63-33步进电机；64-；65-；68-同步带轮；69-Y轴步进电机座锁紧块；70- Y轴步进电机支架（小）71-Y轴步进电机支架（大）；72-10×3×3.175挡环；73-同步带卡紧扣；74-M8导向轴承带削边法兰；75-Y轴同步齿形带；76-Y轴带轮座锁紧垫块；77-带轮支撑座；79-导向光杠；80-M3×20圆头内六角螺钉；81-M3六角螺母。

实施例：

该食品3D打印机主要由挤出装置、传动系统、控制系统和辅助系统组成。

如图所示，挤出装置的核心为注射器，由50ML针管7、活塞头8、活塞推杆9组成；步进电机63转子通过联轴器与梯形丝杠52相连，梯形丝杠52与螺母53形成丝杠螺母副，在丝杠52后侧设置了一根与其轴线平行的导向光杠51，其上设置有导向轴承57，导向轴承与螺母通过针管拖板13相连，针管拖板13除了用来连接活塞推杆9之外，还限制了螺母与丝杠52一同旋转，而导向杠51也起到了平衡活塞推杆9反作用力的作用。

传动系统包括X、Y、Z三个方向。X轴传动装置用来控制挤出装置在该方向上的左右直线运动及其位置。如图1所示，该装置由导向光杠15、导向轴承21、步进电机32、同步带轮、同步齿形带14、平带轮和支撑框组成。在支撑框上安装有两根平行的导向光杠，二者的轴线的方向即为X方向，挤出装置的导向轴承安装在导向光杠上，挤出装置上设有同步带夹，将同步带固定在挤出装置上，步进电机与平带轮安装在支撑款的左右两端，并将同步带套装在二者上形成了完整带传动结构。步进电机旋转时，同步带带动挤出装置沿两根导向杆滑行。Y轴的传动装置用来控制工作台在沿Y方向上的前后直线运动及其位置，如图3所示，装置主要由两根导向光杠79、导向轴承57、步进电机32、同步带轮、同步带75和平带轮组成。采用以连接块相连接的杆件所构成的矩形框为底座，并将两根导向光杠安装在其上，导向光杠的轴线方向即为Y轴所在方向，在导向光杠上安装有导向轴承，并将工作装置固定在导向轴承上，在底座的前后两段分别安装有步进电机和平带轮，将同步带套装在步进电机的转子上所安装的同步带轮与平带轮上，同时用卡扣将同步带固定在工作台上。当步进电机旋转时，工作台将在同步带的牵引下沿导向光轴直线运动。Z轴传动装置用来控制挤出装置的高度，进而控制食品打印过程中的层高，所以对Z轴的传动精度和分辨率要求较高，故Z轴采用丝杠螺母副使步进电机的回转运动转换成挤出装置的上下直线运动。如图所示，该装置由两根导向光杠23、两长梯形丝杠45、步进电机32、螺母28、导向轴承21组成，当串联在一起的两步进电机旋转时，丝杠螺母副会将回转转运动转换成挤出装置沿Z轴的上下运动。

该食品3D打印机通过步进电机驱动挤出头，按照打印要求实现X、Y两个方向的运动，通过Z向步进电机实现挤出装置的上下运动，挤出装置专用步进电机驱动其挤出食材，实现分层打印，最终打印出需要的食品形状。

Claims

1. 一种制作食品的3D打印机，其特征在于，所述方法包括有挤出装置、传动系统、控制系统和辅助系统，注射器由50ML针管（7）、活塞头（8）、活塞推杆（9）组成；传动系统包括X轴、Y轴和Z轴的传动装置；X轴传动装置包括导向光杠（15）、导向轴承（21）、步进电机（32）、同步带轮、同步齿形带（14）、平带轮和支撑框；Y轴的传动装置包括两根导向光杠（79）、导向轴承（57）、步进电机（32）、同步带轮、同步带（75）和平带轮；Z轴传动装置包括两根导向光杠（23）、两长梯形丝杠（45）、步进电机（32）、螺母（28）、导向轴承（21）；步进电机（63）转子通过联轴器与梯形丝杠（52）相连，梯形丝杠（52）与螺母（53）形成丝杠螺母副，在丝杠（52）后侧设置了一根与其轴线平行的导向光杠（51），其上设置有导向轴承（57），导向轴承与螺母通过针管拖板（13）相连。

2.根据权利要求1所述的一种制作食品的3D打印机，其特征在于，所述支撑框上安装有两根平行的导向光杠，二者轴线的方向即为X方向，挤出装置的导向轴承安装在导向光杠上，挤出装置上设有同步带夹，将同步带固定在挤出装置上，步进电机与平带轮安装在支撑款的左右两端，并将同步带套装在二者上形成了完整带传动结构。

3.根据权利要求1所述的一种制作食品的3D打印机，其特征在于，所述Y轴的传动装置采用以连接块相连接的杆件所构成的矩形框为底座，并将两根导向光杠安装在其上，导向光杠的轴线方向即为Y轴所在方向，在导向光杠上安装有导向轴承，并将工作装置固定在导向轴承上，在底座的前后两段分别安装有步进电机和平带轮，将同步带套装在步进电机的转子上所安装的同步带轮与平带轮上，同时用卡扣将同步带固定在工作台上。

4.根据权利要求1所述的一种制作食品的3D打印机，其特征在于，所述Z轴由两根导向光杠（23）、两长梯形丝杠（45）、步进电机（32）、螺母（28）、导向轴承（21）组成。