CN219698890U - 一种多喷嘴式3d打印机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多喷嘴式3D打印机，包括主壳体、打印喷嘴装置、工作台和物料供给台，主壳体主要起支撑与隔离的作用，用于支撑打印喷嘴装置，工作台等，工作台用于放置蛋糕胚，物料供给台与主壳体相邻设置，物料供给台用于放置打印的物料，物料通过导料管运送至打印喷嘴装置，打印喷嘴装置完成蛋糕的打印。主壳体上设置有第一传动结构和第二传动结构，工作台与第一传动结构连接，第一传动结构用于实现工作台沿Z轴移动，打印喷嘴装置与第二传动结构连接，第二传动结构用于实现打印喷嘴装置沿X轴和Y轴移动。本实用新型的多喷嘴式3D打印机，将3D打印与蛋糕制作结合，打印过程安全可靠、干净卫生。

Description

一种多喷嘴式3D打印机

技术领域

本实用新型属于食品加工技术领域，具体涉及一种多喷嘴式3D打印机。

背景技术

20世纪80年代以来，3D打印技术引起了全世界的关注，开始进入人们的视野和生活。3D打印技术也叫增材制造技术，随着3D打印技术与计算机建模技术的结合，大大加速了信息制造技术向网络化定制和数字化方向发展，逐渐成为我国国民经济不可或缺的一部分。

如今，3D打印技术已经在制造、医疗、学术、航空航天和军事等多个领域得到了很好的发展和应用。随着3D打印技术的发展，国内外许多学者将3D打印技术应用于食品领域。

传统制作过程中，蛋糕师自己烘焙、手工妆点，不仅手速慢，花样少，且成本高，卫生强度不高，糖分摄入过高还可能会影响到用户的健康，传统蛋糕的制作过程比较繁琐，需要精细到每一个步骤，一但中间某个步骤出错可能就会导致蛋糕内部组织粗糙，质地不均匀，甚至导致蛋糕制造失败。不但耗费了大量的时间和精力，而且无法做出精致且多样化的图案，无法真正的满足用户的要求。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种多喷嘴式3D打印机。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本实用新型提供了一种多喷嘴式3D打印机，包括主壳体、打印喷嘴装置、工作台和物料供给台，其中，

所述主壳体上设置有第一传动结构和第二传动结构；

所述工作台设置在所述主壳体内，所述工作台用于放置蛋糕胚，所述工作台与所述第一传动结构连接，所述第一传动结构用于实现所述工作台沿Z轴移动；

所述打印喷嘴装置安装在所述主壳体的顶部，且位于所述工作台的上方；所述打印喷嘴装置与所述第二传动结构连接，所述第二传动结构用于实现所述打印喷嘴装置沿X轴和Y轴移动；

所述物料供给台与所述主壳体相邻设置；所述物料供给台上设置有一一对应连接的多个物料桶和多个物料供给电机；

所述物料桶内放置有打印的物料，所述物料桶的顶部设置有挤压盘，底部通过导料管与所述打印喷嘴装置连接；

所述物料供给电机通过第一传动丝杠与所述挤压盘连接，所述物料供给电机驱动第一传动丝杠带动所述挤压盘运动，将所述物料桶内的物料挤压至所述导料管运送至所述打印喷嘴装置。

在本实用新型的一个实施例中，所述主壳体的底部设置有安装底板；所述第一传动结构包括工作台传动电机和第二传动丝杠；

所述工作台传动电机设置在所述安装底板的下方，所述第二传动丝杠的一端与所述工作台传动电机连接，另一端穿过所述安装底板与位于所述安装底板上方的工作台连接；

所述工作台传动电机驱动第二传动丝杠带动所述工作台沿Z轴移动。

在本实用新型的一个实施例中，所述第二传动结构包括X轴带传动机构、Y轴带传动机构和十字滑块机构，其中，

所述X轴带传动机构和所述Y轴带传动机构均包括带传动电机、传动带和同步传动轴；

所述带传动电机与所述同步传动轴连接，所述传动带安装在所述同步传动轴上，所述带传动电机驱动所述同步传动轴转动实现所述传动带的同步转动；

所述十字滑块机构包括呈交叉十字设置的X轴传动杆和Y轴传动杆，所述X轴传动杆和所述Y轴传动杆分别通过设置在两端的滑块与对应轴的传动带连接；

所述打印喷嘴装置滑动安装在所述十字滑块机构上。

在本实用新型的一个实施例中，所述多喷嘴式3D打印机还包括集油槽安装在所述主壳体的顶部，且位于所述传动带的下方。

在本实用新型的一个实施例中，所述打印喷嘴装置包括多个喷嘴传动电机、保护壳体、多个物料喷头和多个物料喷头加热圈，其中，

所述保护壳体的两组侧壁上设置有贯穿的通孔，所述X轴传动杆和所述Y轴传动杆分别穿过对应的通孔实现与打印喷嘴装置的连接；

所述多个喷嘴传动电机和所述多个物料喷头均安装在所述保护壳体的底部，所述喷嘴传动电机通过第三传动丝杠与所述物料喷头一一对应连接，所述喷嘴传动电机驱动第三传动丝杠带动所述物料喷头沿Z轴移动；

所述多个物料喷头加热圈围设在对应所述物料喷头顶部的外周。

在本实用新型的一个实施例中，所述保护壳体的顶部设置有通孔，与所述物料桶连接的所述导料管穿过所述通孔与所述物料喷头对应连接。

在本实用新型的一个实施例中，所述物料桶包括内胆和保护桶，所述保护桶套设在所述内胆的外侧，所述内胆外壁上设置有加热电阻丝。

在本实用新型的一个实施例中，所述多喷嘴式3D打印机还包括控制面板，所述控制面板安装在所述主壳体的侧壁上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1.本实用新型的多喷嘴式3D打印机，将3D打印与蛋糕制作结合，蛋糕打印过程安全可靠，保证了从顾客选择蛋糕到成品出柜的安全、洁净打印过程减少与人的接触，保证了打印过程干净卫生；

2.本实用新型的多喷嘴式3D打印机，打印耗时短，效率高，打印部分配备多个喷嘴，采用步进电机驱动，在喷头上方加装丝杠，以此保证竖直方向上良好的自锁性，避免负载部件由于自锁性差而产生滑落现象。电机驱动丝杠实现喷头的上下移动，防止其中某一个喷头进行打印时，其他喷头的位置与其在同一平面影响蛋糕打印效果，实现多个喷头协同工作成功完成打印。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种多喷嘴式3D打印机的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种多喷嘴式3D打印机的内部结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种工作台结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种打印喷嘴装置的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的一种打印喷嘴装置的部分结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的一种物料供给台的结构示意图；

图7是本实用新型实施例提供的一种物料桶的结构示意图。

图标：1-主壳体；2-打印喷嘴装置；3-物料供给电机；4-物料供给台；5-物料桶；6-控制面板；7-工作台；8-带传动电机；9-传动带；10-集油槽；11-隔离板；12-第一传动结构；13-安装底板；14-工作台传动电机；15-同步传动轴；16-十字滑块机构；17-导料管；18-喷嘴传动电机；19-保护壳体；20-物料喷头；21-物料喷头加热圈；22-内胆；23-通孔；25-第一传动丝杠；26-保护桶。

具体实施方式

为了进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及具体实施方式，对依据本实用新型提出的一种多喷嘴式3D打印机进行详细说明。

有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合附图的具体实施方式详细说明中即可清楚地呈现。通过具体实施方式的说明，可对本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效进行更加深入且具体地了解，然而所附附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本实用新型的技术方案加以限制。

实施例一

请结合参见图1和图2，图1是本实用新型实施例提供的一种多喷嘴式3D打印机的结构示意图；图2是本实用新型实施例提供的一种多喷嘴式3D打印机的内部结构示意图。如图所示，本实施例的多喷嘴式3D打印机包括，主壳体1、打印喷嘴装置2、工作台7和物料供给台4。其中，主壳体1由打印机主体框架和隔离板11组成，主壳体1主要起支撑与隔离的作用，用于支撑打印喷嘴装置2，工作台7等，并且将打印机内部机构和蛋糕等与外界隔离开来，让其处于一个密闭的工作环境，保证蛋糕制作过程处于干净卫生的环境下。工作台7用于放置蛋糕胚，物料供给台4用于放置打印的物料，物料通过导料管17运送至打印喷嘴装置2，打印喷嘴装置2完成蛋糕的打印。

在主壳体1上设置有第一传动结构12和第二传动结构。工作台7设置在主壳体1内，工作台7与第一传动结构12连接，第一传动结构12用于实现工作台7沿Z轴移动。打印喷嘴装置2安装在主壳体1的顶部，且位于工作台7的上方；打印喷嘴装置2与第二传动结构连接，第二传动结构用于实现打印喷嘴装置2沿X轴和Y轴移动。

在本实施例中，通过控制工作台7实现Z轴方向的上下运动，通过控制打印喷嘴装置2实现X、Y轴方向运动，结合实现整体的三维度相对运动。

请结合参见图2和图3，在主壳体1的底部设置有安装底板13；第一传动结构12包括工作台传动电机14和第二传动丝杠；工作台传动电机14设置在安装底板13的下方，第二传动丝杠的一端与工作台传动电机14连接，另一端穿过安装底板13与位于安装底板13上方的工作台7连接；工作台传动电机14驱动第二传动丝杠带动工作台7沿Z轴移动。

可选地，在Z轴方向上，采用步进电机作为工作台传动电机14进行驱动，第二传动丝杠选用梯形丝杠，以此保证竖直方向上良好的自锁性，避免负载部件由于自锁性差而产生滑落现象。

打印喷嘴装置2主要负责X轴和Y轴方向的进给运动，同时应满足足够的可运动尺寸范围，还要满足定位精准以及移动时的平稳性要求，综合选用类似十字滑台的结构实现位移。

在一个可选地实施方式中，第二传动结构包括X轴带传动机构、Y轴带传动机构和十字滑块机构16。其中，X轴带传动机构和Y轴带传动机构均包括带传动电机8、传动带9和同步传动轴15；带传动电机8与同步传动轴15连接，传动带9安装在同步传动轴15上，带传动电机8驱动同步传动轴15转动实现传动带9的同步转动；十字滑块机构16包括呈交叉十字设置的X轴传动杆和Y轴传动杆，X轴传动杆和Y轴传动杆分别通过设置在两端的滑块与对应轴的传动带9连接；打印喷嘴装置2滑动安装在十字滑块机构16上。

在本实施例中，通过传动带9的转动带动传动杆(X轴传动杆和Y轴传动杆)的移动，进而带动打印喷嘴装置2移动。

考虑到传动带9需要用润滑油进行润滑，而蛋糕打印需要干净卫生的环境，因此，设置了集油槽10，集油槽10设置在主壳体1的顶部且位于传动带9的下方，集油槽10的设置既防止了润滑油滴落造成蛋糕打印环境污染，还能有效保护传动带9。

请结合参见图4和图5，打印喷嘴装置2包括多个喷嘴传动电机18、保护壳体19、多个物料喷头20和多个物料喷头加热圈21。其中，保护壳体19的两组侧壁上设置有贯穿的通孔，X轴传动杆和Y轴传动杆分别穿过对应的通孔实现与打印喷嘴装置2的连接。多个喷嘴传动电机18和多个物料喷头20均安装在保护壳体19的底部，喷嘴传动电机18通过第三传动丝杠与物料喷头20一一对应连接，喷嘴传动电机18驱动第三传动丝杠带动物料喷头20沿Z轴移动；多个物料喷头加热圈21围设在对应物料喷头20顶部的外周。

在本实施例中，通过在Z轴方向上，采用喷嘴传动电机18驱动物料喷头20沿Z轴移动，在喷头上方加装第三传动丝杠，以此保证竖直方向上良好的自锁性，避免负载部件由于自锁性差而产生滑落现象。喷嘴传动电机18驱动第三传动丝杠实现物料喷头20的上下移动，可以防止其中某一个喷头进行打印时，其他喷头的位置与其在同一平面影响蛋糕打印效果。

在本实施例中，在物料喷头20顶部的外周设置物料喷头加热圈21可以避免在打印过程中由于温度太低导致物料流动性太差而堵塞喷头的问题。

进一步地，请结合参见图1、图6和图7，如图所示，在本实施例中，物料供给台4与主壳体1相邻设置；物料供给台4上设置有一一对应连接的多个物料桶5和多个物料供给电机3；物料桶5内放置有打印的物料，物料桶5的顶部设置有挤压盘，底部通过导料管17与打印喷嘴装置2连接。

在本实施例中，物料供给台4为双层台面设置，上层台面上放置有4个物料桶5，4个物料供给电机3设置在物料供给台4的顶部且与4个物料桶5通过第一传动丝杠25一一对应连接。下层台面可用于放置补料桶，补料桶内对应放置有补充物料，在物料桶5内的物料消耗后可以将补料桶中的补充物料添加至物料桶5内补充消耗的物料。

在一个可选地实施方式中，打印喷嘴装置2的保护壳体19的顶部设置有通孔23，与物料桶5连接的导料管17穿过通孔23与物料喷头20对应连接。物料供给电机3通过第一传动丝杠25与挤压盘连接，物料供给电机3驱动第一传动丝杠25带动挤压盘运动，将物料桶5内的物料挤压至导料管17运送至物料喷头20。

在蛋糕打印过程中，为保证物料能够正常通过导料管17到达物料喷头20，以及保证蛋糕的口味需要使物料处于最佳温度，因此需要对物料进行加热，在本实施例中，将物料桶5设置为双层结构，包括内胆22和保护桶26，保护桶26套设在内胆22的外侧，内胆22的外壁上设置有加热电阻丝24用于对物料进行加热。

进一步地，多喷嘴式3D打印机还包括控制面板6，控制面板6安装在主壳体1的侧壁上，控制面板6控制着整个3D蛋糕打印机的物料加热、进料、打印工作，用户可通过控制面板6选择自己心仪的蛋糕样式进行打印。可选地，可采用单片机作为主控模块实现整个3D蛋糕打印机的控制功能。

本实施例的多喷嘴式3D打印机，将3D打印与蛋糕制作结合，蛋糕打印过程安全可靠，保证了从顾客选择蛋糕到成品出柜的安全、洁净打印过程减少与人的接触，保证了打印过程干净卫生。而且打印耗时短，效率高，打印部分配备多个喷嘴，采用步进电机驱动，在喷头上方加装丝杠，以此保证竖直方向上良好的自锁性，避免负载部件由于自锁性差而产生滑落现象。电机驱动丝杠实现喷头的上下移动，防止其中某一个喷头进行打印时，其他喷头的位置与其在同一平面影响蛋糕打印效果，实现多个喷头协同工作成功完成打印。

进一步地，对本是实施例的多喷嘴式3D打印机的工作原理进行说明。本实施例的多喷嘴式3D打印机主要由打印机框架、恒温打印平台、3D进给系统、供料挤出系统和控制系统等部分组成。其原理主要分为模型构建、模型切片、分层打印、叠加成型4个部分。选用笛卡尔坐标形式的结构作为蛋糕机的定位坐标系统。该坐标系以X、Y、Z三轴空间相互垂直为主要特征，底部打印平台实现Z轴方向的上下运动，通过机构控制物料喷头实现X、Y轴方向运动，实现奶油、巧克力和果酱等不同特性材料的多材料打印。

用户在手机APP上或在控制面板上选择不同类型的蛋糕，控制面板相应显示出相应数据以及蛋糕三维模型，由此计算出打印喷嘴装置的加工轨迹、挤出量大小，并传送到控制系统，控制系统发出初始化的调节指令后，开始对X轴、Y轴和Z轴3个轴的位置进行检测反馈并调整各电机运动至初始化状态，为即将进行的工作提前做好准备。根据所选择蛋糕所需材料设定相应的加热温度，由绕在物料桶周围的电阻丝进行加热，以保持其熔融状态，由物料供给电机驱动传动丝杠将物料挤出，通过隔热性能极好的导料管将物料运输到在打印喷嘴装置处进行加热，利于其熔融挤出，控制系统检测到信息并进行处理，由电机带动螺杆旋转运动，将料筒内的材料输送到前端物料喷头。连杆经锥齿轮传动上下运动，一同带动活塞上下运动，将奶油材料挤入喷头，进行打印。奶油层打印完成后，通过控制系统下达指令，X轴和Y轴步进电机和滚珠丝杠通过同步带相连接，套在滚珠丝杠上的丝杠螺母通过丝杠螺母座和打印喷嘴装置上运动托板相连接，使丝杠的旋转运动变为打印喷嘴装置的直线进给运动，实现X轴和Y轴方向上的打印工作。同理，Z轴步进电机、滚珠丝杠和丝杠螺母等部件组合使物料喷头在Z轴方向进行直线运动，实现蛋糕巧克力、芝士、果酱等其他层的打印。物料喷头部分由步进电机驱动丝杠实现喷头的上下移动，防止其中某一个喷头进行打印时，其他喷头的位置与其在同一平面影响蛋糕打印效果。打印喷嘴装置和物料喷头的运动范围由行程开关来限制。实现Z轴方向上的打印工作。各个电机通过控制系统实现各种动作，使挤出机以及各个方向的位移控制电机之间按照相应的指令相互协调运动，进行打印工作打印结束后，控制系统发出指令各步进电机恢复初始化位置。

本实施例的3D打印机成本低，体积小，造价相比于雇佣专业的糕点师成本大大降低，喷射结构高度集成化，整个设备系统简单，结构紧凑，可以将其应用于日常生活中。且打印喷头和设备维护简单，只需要简单地定期清理，即可继续工作，使得3D打印机整体运行费用和维护费用低。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种多喷嘴式3D打印机，其特征在于，包括主壳体(1)、打印喷嘴装置(2)、工作台(7)和物料供给台(4)，其中，

所述主壳体(1)上设置有第一传动结构(12)和第二传动结构；

所述工作台(7)设置在所述主壳体(1)内，所述工作台(7)用于放置蛋糕胚，所述工作台(7)与所述第一传动结构(12)连接，所述第一传动结构(12)用于实现所述工作台(7)沿Z轴移动；

所述打印喷嘴装置(2)安装在所述主壳体(1)的顶部，且位于所述工作台(7)的上方；所述打印喷嘴装置(2)与所述第二传动结构连接，所述第二传动结构用于实现所述打印喷嘴装置(2)沿X轴和Y轴移动；

所述物料供给台(4)与所述主壳体(1)相邻设置；所述物料供给台(4)上设置有一一对应连接的多个物料桶(5)和多个物料供给电机(3)；

所述物料桶(5)内放置有打印的物料，所述物料桶(5)的顶部设置有挤压盘，底部通过导料管(17)与所述打印喷嘴装置(2)连接；

所述物料供给电机(3)通过第一传动丝杠(25)与所述挤压盘连接，所述物料供给电机(3)驱动第一传动丝杠(25)带动所述挤压盘运动，将所述物料桶(5)内的物料挤压至所述导料管(17)运送至所述打印喷嘴装置(2)。

2.根据权利要求1所述的多喷嘴式3D打印机，其特征在于，所述主壳体(1)的底部设置有安装底板(13)；所述第一传动结构(12)包括工作台传动电机(14)和第二传动丝杠；

所述工作台传动电机(14)设置在所述安装底板(13)的下方，所述第二传动丝杠的一端与所述工作台传动电机(14)连接，另一端穿过所述安装底板(13)与位于所述安装底板(13)上方的工作台(7)连接；

所述工作台传动电机(14)驱动第二传动丝杠带动所述工作台(7)沿Z轴移动。

3.根据权利要求1所述的多喷嘴式3D打印机，其特征在于，所述第二传动结构包括X轴带传动机构、Y轴带传动机构和十字滑块机构(16)，其中，

所述X轴带传动机构和所述Y轴带传动机构均包括带传动电机(8)、传动带(9)和同步传动轴(15)；

所述带传动电机(8)与所述同步传动轴(15)连接，所述传动带(9)安装在所述同步传动轴(15)上，所述带传动电机(8)驱动所述同步传动轴(15)转动实现所述传动带(9)的同步转动；

所述十字滑块机构(16)包括呈交叉十字设置的X轴传动杆和Y轴传动杆，所述X轴传动杆和所述Y轴传动杆分别通过设置在两端的滑块与对应轴的传动带(9)连接；

所述打印喷嘴装置(2)滑动安装在所述十字滑块机构(16)上。

4.根据权利要求3所述的多喷嘴式3D打印机，其特征在于，所述多喷嘴式3D打印机还包括集油槽(10)安装在所述主壳体(1)的顶部，且位于所述传动带(9)的下方。

5.根据权利要求3所述的多喷嘴式3D打印机，其特征在于，所述打印喷嘴装置(2)包括多个喷嘴传动电机(18)、保护壳体(19)、多个物料喷头(20)和多个物料喷头加热圈(21)，其中，

所述保护壳体(19)的两组侧壁上设置有贯穿的通孔，所述X轴传动杆和所述Y轴传动杆分别穿过对应的通孔实现与打印喷嘴装置(2)的连接；

所述多个喷嘴传动电机(18)和所述多个物料喷头(20)均安装在所述保护壳体(19)的底部，所述喷嘴传动电机(18)通过第三传动丝杠与所述物料喷头(20)一一对应连接，所述喷嘴传动电机(18)驱动第三传动丝杠带动所述物料喷头(20)沿Z轴移动；

所述多个物料喷头加热圈(21)围设在对应所述物料喷头(20)顶部的外周。

6.根据权利要求5所述的多喷嘴式3D打印机，其特征在于，所述保护壳体(19)的顶部设置有通孔(23)，与所述物料桶(5)连接的所述导料管(17)穿过所述通孔(23)与所述物料喷头(20)对应连接。

7.根据权利要求1所述的多喷嘴式3D打印机，其特征在于，所述物料桶(5)包括内胆(22)和保护桶(26)，所述保护桶(26)套设在所述内胆(22)的外侧，所述内胆(22)外壁上设置有加热电阻丝(24)。

8.根据权利要求1所述的多喷嘴式3D打印机，其特征在于，所述多喷嘴式3D打印机还包括控制面板(6)，所述控制面板(6)安装在所述主壳体(1)的侧壁上。