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Die Erfindung betrifft einen Nahrungsmitteldrucker. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Druckeinheit, mit der Druckmasse für ein Nahrungsmittel extrudiert werden kann.
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Nahrungsmitteldrucker ermöglichen es einem Nutzer, eine Vielzahl von unterschiedlichen Nahrungsmitteln individuell und zuverlässig zuzubereiten. Beispielsweise können durch einen Nahrungsmitteldrucker unterschiedliche Backwaren individualisiert und bei Bedarf hergestellt werden.
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Die Herstellung unterschiedlicher Nahrungsmittel mit unterschiedlichen Formen erfordert einen Nahrungsmitteldrucker, der in flexibler und effizienter Weise unterschiedliche essbare Druckmassen an unterschiedlichen Stellen eines herzustellenden Nahrungsmittels extrudieren kann. Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, eine Druckeinheit sowie ein Küchen-Einbaugerät mit solchen Eigenschaften bereitzustellen.
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Die Aufgabe ist jeweils durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind. in den abhängigen Patentansprüchen und nachfolgender Beschreibung beschrieben und in den Figuren der beigefügten Zeichnung dargestellt.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird demnach eine Druckeinheit für den Druck eines Nahrungsmittels beschrieben. Die Druckeinheit umfasst einen Druckkopf mit einem Druckkopf-Körper und mit einem (ggf. abnehmbaren) Kartuschen-Träger. Der Druckkopf-Körper ist dabei typischerweise fest an der Druckeinheit fixiert. Der Kartuschen-Träger ist eingerichtet, zumindest eine herausnehmbare Kartusche für essbare Druckmasse aufzunehmen. Typischerweise können mehrere Kartuschen mit unterschiedlichen Druckmassen von dem Kartuschen-Träger aufgenommen werden. Eine Kartusche umfasst dabei einen Druckstempel, einen Kartuschen-Körper und einen Kartuschen-Boden mit einer Kartuschen-Düse.
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Der Druckkopf-Körper weist einen Kartuschen-Motor auf, mit der der Druckstempel einer in den Kartuschen-Träger eingesetzten Kartusche in Richtung des Kartuschen-Bodens der eingesetzten Kartusche gedrückt werden kann, um Druckmasse über die Kartuschen-Düse aus der eingesetzten Kartusche zu drücken. Der Kartuschen-Motor kann z.B. einen Teleskop-Motor mit einem ausfahrbaren Zylinder umfassen, der auf den Druckstempel einer eingesetzten Kartusche einwirkt.
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Außerdem umfasst die Druckeinheit Positionierungsmittel, die eingerichtet sind, den Druckkopf an unterschiedliche Positionen bzw. Stellen zu bewegen. Des Weiteren umfasst die Druckeinheit eine Steuereinheit, die eingerichtet ist, die Positionierungsmittel und den Kartuschen-Motor anzusteuern, um mittels der Druckmasse aus zumindest einer eingesetzten Kartusche ein Nahrungsmittel zu drucken. Dabei kann die Steuereinheit auf ein vordefiniertes Rezept zurückgreifen, das die Stellen bzw. Positionen und die jeweiligen Menge an Druckmasse anzeigt, die für die Herstellung eines Nahrungsmittels extrudiert werden müssen. Die Positionierungsmittel und/oder der Kartuschen-Motor können dann in Abhängigkeit von dem Rezept angesteuert werden, um ein, dem Rezept entsprechendes, Nahrungsmittel zu drucken.
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Der Druckkopf der beschriebenen Druckeinheit ist somit eingerichtet, unterschiedliche Kartuschen mit unterschiedlichen Druckmassen zu verwenden. So können in effizienter Weise unterschiedliche Nahrungsmittel gedruckt werden. Insbesondere können in effizienter Weise unterschiedliche Druckmassen in die Druckeinheit eingebracht werden. Die dabei verwendeten Kartuschen umfassen alle erforderlichen Komponenten für die Extrusion von Druckmasse (insbesondere einen Druckstempel und eine Düse), so dass die Druckeinheit selbst nicht mit Druckmasse in Berührung kommt, und so dass die Druckeinheit für den Druck von unterschiedlichen Druckmassen nicht gereinigt werden muss. Der Druck von unterschiedlichen Druckmassen kann in einfacher Weise durch den Austausch von Kartuschen bewirkt werden.
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Der Druckstempel, der Kartuschen-Körper und der Kartuschen-Boden einer Kartusche können derart ausgestaltet sein, dass der Druckstempel, der Kartuschen-Körper und der Kartuschen-Boden durch einen Nutzer zur Reinigung voneinander getrennt werden können. Dabei kann der Druckstempel durch einen Kartuschen-Deckel gebildet werden, der die Kartusche auf einer dem Kartuschen-Boden entgegengesetzten Seite abschließt. Der Kartuschen-Deckel kann somit derart ausgebildet sein, dass der Kartuschen-Deckel direkt als Druckstempel von einem Kartuschen-Motor in den Kartuschen-Körper gedrückt wird. Alternativ kann der Kartuschen-Deckel einen separaten Druckstempel aufweisen, der durch einen Kartuschen-Motor bewegt wird. Die Kartusche kann somit in einzelne Teile (Kartuschen-Deckel mit Druckstempel, Kartuschen-Körper und Kartuschen-Boden mit Kartuschen-Düse) zerlegt werden, die dann einzeln gereinigt werden können. Nach der Reinigung können die einzelnen Teile wieder zusammengefügt (z.B. zusammengesteckt) werden, um eine gereinigte Kartusche zur Aufnahme von Druckmasse bereitzustellen. Eine Kartusche kann durch die beschriebene Dreiteilung somit eine einfache Reinigung ermöglichen.
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Der Kartuschen-Träger kann eingerichtet sein, eine Mehrzahl von herausnehmbaren Kartuschen aufzunehmen. Der Druckkopf-Körper kann dann für jede der Mehrzahl von Kartuschen zumindest einen Kartuschen-Motor umfassen. Durch die Bereitstellung eines Druckkopfes mit mehreren Kartuschen können komplexe Nahrungsmittel aus mehreren unterschiedlichen Druckmassen hergestellt werden. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, (z.B. in Abhängigkeit eines Rezeptes) die einzelnen Kartuschen-Motoren anzusteuern, um die Menge an extrudierter Druckmasse der einzelnen Kartuschen zu steuern.
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Des Weiteren kann der Kartuschen-Träger eingerichtet sein, Kartuschen mit unterschiedlichem Fassungsvermögen für Druckmasse aufzunehmen. Insbesondere können dabei Plätze im Kartuschen-Träger vorgesehen werden, die für unterschiedlich große Kartuschen verwendet werden können. Durch die Verwendung von Kartuschen mit unterschiedlichem Fassungsvermögen kann die Flexibilität bei der Herstellung von Nahrungsmitteln weiter erhöht werden.
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Insbesondere kann der Kartuschen-Träger eingerichtet sein, zumindest zwei erste Kartuschen mit einem ersten Fassungsvermögen aufzunehmen. Des Weiteren kann der Kartuschen-Träger eingerichtet sein, an dem Platz für zwei erste Kartuschen eine zweite Kartusche mit einem zweiten Fassungsvermögen aufzunehmen, das größer als das erste Fassungsvermögen ist (typischerweise doppelt so groß wie das erste Fassungsvermögen). Außerdem kann der Kartuschen-Träger eingerichtet sein, an dem Platz für zwei zweite Kartuschen (d.h. an dem Platz für vier erste Kartuschen) eine dritte Kartusche mit einem dritten Fassungsvermögen aufzunehmen, das größer als das zweite Fassungsvermögen ist (typischerweise doppelt so groß wie das zweite Fassungsvermögen und viermal so groß wie das erste Fassungsvermögen). Beispielsweise kann der Kartuschen-Träger eingerichtet sein, zumindest folgende Kombinationen von Kartuschen aufzunehmen: vier erste Kartuschen; zwei zweite Kartuschen; zwei erste Kartuschen in Kombination mit einer zweiten Kartusche; und eine dritte Kartusche. Somit kann mit dem begrenzten Raum eines Kartuschen-Trägers ein hoher Grad an Flexibilität in Bezug auf unterschiedliche Zusammensetzungen von herzustellenden Nahrungsmitteln bereitgestellt werden.
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Der Druckkopf-Körper kann für jede erste Kartusche zumindest einen Kartuschen-Motor aufweisen. Andererseits kann der Druckstempel einer zweiten Kartusche durch zumindest zwei Kartuschen-Motoren betätigt werden. Der Druckstempel einer dritten Kartusche kann durch vier Kartuschen-Motoren betätigt werden. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, (z.B. auf Basis von Sensordaten, die den Typ von verwendeten Kartuschen anzeigen) den Typ der ein oder mehreren eingesetzten Kartuschen ermitteln. Die Kartuschen-Motoren können dann in Abhängigkeit von dem eingesetzten Typ der Kartuschen angesteuert werden. Durch die koordinierte Ansteuerung von mehreren Kartuschen-Motoren für größere Kartuschen kann gewährleistet werden, dass auch bei Verwendung von relativ großen Kartuschen, Druckmasse in zuverlässiger Weise extrudiert werden kann.
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Die Positionierungsmittel können Hubmittel mit einem Hub-Motor umfassen, um eine Höhe des Druckkopfes relativ zu einer Druckfläche zu verändern, auf der das Nahrungsmittel gedruckt werden soll. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, den Hub-Motor für den Druck eines Nahrungsmittels anzusteuern (z.B. in Abhängigkeit von einem Rezept). Durch die Änderung der Höhe des Druckkopfes können auch komplex strukturierte Nahrungsmittel (insbesondere Nahrungsmittel mit einer relativ hohen Ausbreitung in der Höhe) in präziser Weise gedruckt werden.
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Die Positionierungsmittel können einen beweglichen Druckarm umfassen, der eingerichtet ist, den Druckkopf parallel zu einer Druckfläche zu bewegen, auf der das Nahrungsmittel gedruckt werden soll. Dabei kann der Druckarm zumindest drei Gelenke mit zugeordneten Gelenk-Motoren umfassen, die den Druckkopf mit einem, in Bezug auf Bewegungen parallel zu der Druckfläche fixierten, Anschlusselement über mehrere Armsegmente verbinden. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, die Gelenk-Motoren für den Druck eines Nahrungsmittels anzusteuern (z.B. in Abhängigkeit eines Rezeptes). Die Verwendung eines Druckarms, und insbesondere eines Druckarms mit mindestens drei Gelenken, ermöglicht es alle Punkte auf einer Druckfläche in präziser Weise anzufahren. So können komplexe Strukturen von Nahrungsmitteln gedruckt werden. Außerdem kann so eine zur Verfügung stehende Druckfläche (z.B. ein Backblech) möglichst vollständig genutzt werden.
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Die Armsegmente können ein erstes Armsegment und ein zweites Armsegment umfassen, die über ein erstes Gelenk direkt miteinander verbunden sind. Das erste Armsegment und das zweite Armsegment können dabei derart ausgestaltet sein, dass wenn das erste Armsegment und das zweite Armsegment über das erste Gelenk zueinander hin bewegt werden, das erste Armsegment das zweite Armsegment an zwei Flächen zumindest teilweise umschließt. Die Armsegmente können somit ineinander greifen. So kann bewirkt werden, dass der Aufbau des Druckarms eine Höhenbewegung (senkrecht zur Druckfläche) des Druckarms möglichst wenig begrenzt. Der beschriebene Aufbau des Druckarms ermöglicht somit eine möglichst flexible Bewegung eines Druckkopfes.
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Der Druckkopf kann eine Energiequelle, insbesondere einen Laser (z.B. einen Faserlaser), umfassen, der eingerichtet ist, eine Stelle des gedruckten Nahrungsmittels zu erwärmen. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, die Energiequelle anzusteuern (z.B. in Abhängigkeit eines Rezeptes), um das Nahrungsmittel zumindest teilweise zu garen. Das teilweise Garen von Druckmasse ermöglicht dabei den Druck von komplexen Strukturen, da Druckmasse durch das teilweise Garen (insbesondere durch das teilweise Backen) gefestigt werden kann.
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Der Druckkopf kann einen Entfernungssensor umfassen, der eingerichtet ist, Abstands-Information in Bezug auf einen Abstand des Druckkopfes von der Druckfläche zu erfassen, auf der das Nahrungsmittel gedruckt werden soll. Des Weiteren kann ggf. Abstands-Information in Bezug auf einen Abstand des Druckkopfes von einer Oberfläche des Nahrungsmittels erfasst werden. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, den Druckkopf und/oder die Positionierungsmittel in Abhängigkeit von der Abstands-Information anzusteuern. So kann die Präzision für den Druck eines Nahrungsmittels erhöht werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine weitere Druckeinheit für den Druck eines Nahrungsmittels beschrieben. Die Druckeinheit kann eine beliebige Kombination der in diesem Dokument beschriebenen Merkmale umfassen. Insbesondere kann die Druckeinheit einen Druckkopf mit einer Düse umfassen, durch die essbare Druckmasse für den Druck eines Nahrungsmittels extrudiert werden kann. Außerdem kann die Druckeinheit Positionierungsmittel umfassen, die eingerichtet sind, den Druckkopf an unterschiedliche Positionen zu bewegen. Die Positionierungsmittel können einen beweglichen Druckarm umfassen, der eingerichtet ist, den Druckkopf parallel zu einer Druckfläche zu bewegen, auf der das Nahrungsmittel gedruckt werden soll. Der Druckarm kann dabei insbesondere zumindest drei Gelenke mit zugeordneten Gelenk-Motoren umfassen, die den Druckkopf mit einem, in Bezug auf Bewegungen parallel zu der Druckfläche fixierten, Anschlusselement über mehrere Armsegmente verbinden. Außerdem kann die Druckeinheit eine Steuereinheit umfassen, die eingerichtet ist, die Positionierungsmittel und den Düsenkopf anzusteuern, um mittels der Druckmasse aus dem Düsenkopf ein Nahrungsmittel zu drucken.
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Die Verwendung eines Druckarms, und insbesondere eines Druckarms mit mindestens drei Gelenken, ermöglicht, dass mittels der Druckeinheit alle Punkte auf einer Druckfläche in präziser Weise angefahren werden können. So können komplexe Strukturen von Nahrungsmitteln gedruckt werden. Außerdem kann so die zur Verfügung stehende Druckfläche (z.B. ein Backblech) möglichst vollständig genutzt werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Einbaugerät für den Einbau in ein Küchenmöbel beschrieben. Das Einbaugerät umfasst einen Garraum (z.B. einen Raum eines Ofens) zum Garen (z.B. zum Backen) eines Nahrungsmittels. Des Weiteren umfasst das Einbaugerät eine Klappe, über die ein Nahrungsmittel aus dem Garraum entnommen werden kann. Des Weiteren umfasst das Einbaugerät eine Druckeinheit, die in dem Garraum angeordnet ist und die eingerichtet ist, ein Nahrungsmittel im Garraum zu drucken. Durch die Integration einer Druckeinheit in ein Einbaugerät kann Platz auf einer Arbeitsfläche einer Küche eingespart werden. Außerdem können so mehrere Prozessschritte für die Herstellung eines Nahrungsmittels (insbesondere das Drucken und das Garen) kombiniert werden, so dass die Herstellung eines Nahrungsmittels vereinfacht wird.
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Das Einbaugerät kann eingerichtet sein, eine entnehmbare Druckfläche, insbesondere ein Blech, im Garraum aufzunehmen. Die Druckfläche kann dabei bei geöffneter Klappe in den Garraum eingeführt oder aus dem Garraum entnommen werden. Die Druckeinheit kann eingerichtet sein, ein Nahrungsmittel direkt auf die entnehmbare Druckfläche zu drucken. So kann die Herstellung eines Nahrungsmittels weiter vereinfacht werden.
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Die in einem Einbaugerät verbaute Druckeinheit kann eine beliebige Kombination der in diesem Dokument beschriebenen Merkmale aufweisen. Insbesondere kann eine Druckeinheit mit einem Druckarm verwendet werden, so dass die unterschiedlichen Positionen im Garraum in flexibler Weise angefahren werden können. Alternativ oder ergänzend kann eine Druckeinheit mit einem Kartuschen-Träger verwendet werden, der den Druck mit unterschiedlichen Druckmassen ermöglicht. Dabei kann der Kartuschen-Träger bevorzugt derart angeordnet sein, dass der Kartuschen-Träger über eine Front-Seite des Einbaugerätes (z.B. an oder über der Klappe) zugänglich ist, so dass Kartuschen in komfortabler Weise in den Kartuschen-Träger eingesetzt und wieder entnommen werden können (insbesondere ohne in das Innere des Garraums greifen zu müssen). Alternativ oder ergänzend kann eine Druckeinheit mit einer Energiequelle verwendet werden, um eine kombiniertes lokales Garen (durch die Energiequelle) und globales Garen (durch den Garraum) von Nahrungsmitteln zu ermöglichen. So können komplexe und neuartige Nahrungsmittel hergestellt werden.
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Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen (insbesondere Druckeinheiten) und Systeme (insbesondere Einbaugeräte) sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Des Weiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Vorrichtungen und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von in den Figuren der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen:
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1 ein Blockdiagramm eines beispielhaften Systems zur Herstellung eines Nahrungsmittels;
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2a eine beispielhafte Druckeinheit in einer Seitenansicht;
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2b ein beispielhafte Druckeinheit in einer Draufsicht;
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3a einen beispielhaften Kartuschen-Träger;
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3b eine beispielhafte Kartusche; und
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4 ein beispielhaftes Einbaugerät mit einer Druckeinheit.
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Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit dem flexiblen und effizienten Druck von Nahrungsmitteln.
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1 zeigt ein Blockdiagramm eines beispielhaften Systems 100 zur Herstellung eines Nahrungsmittels 117 (z.B. zur Herstellung eines Gebäcks). Das System 100 kann ein oder mehrere Behälter 102 zur Aufnahme von einer entsprechenden Anzahl von Zutaten 112 umfassen. Die ein oder mehreren Behälter 102 können in das System 100 eingeführt werden (an dafür vorgesehene Positionen), und die Behälter 102 können bei Bedarf ausgetauscht werden. Beispielsweise kann ein Behälter 102 eine Kapsel oder eine Patrone umfassen. Die ein oder mehreren Behälter 102 können innerhalb des Systems 100 in einer Temperierungseinheit 101 (z.B. in einem Kühlschrank) angeordnet sein. Durch die Temperierung der ein oder mehreren Behälter 102 kann die Haltbarkeit der darin enthaltenen Zutaten 112 verlängert werden.
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Die essbaren Zutaten 112 können zumindest teilweise eine formbare Konsistenz aufweisen. Die essbaren Zutaten 112 können z.B. zumindest teilweise in pürierter Form und/oder als formbarer Teig vorliegen. Des Weiteren können die Zutaten 112 unterschiedliche Komponenten eines zu erstellenden Nahrungsmittels 117 umfassen. Beispielsweise können die Zutaten 112 in einem ersten Behälter 102 einen Teig für ein Gebäck umfassen. Ein zweiter Behälter 102 kann z.B. eine Fruchtkomponente enthalten und ein dritter Behälter 102 kann z.B. eine Schokoladen-Komponente enthalten. Außerdem kann in einem der Behälter 102 Zucker als Zutat 112 bereitgestellt werden. So können durch das System 100 unterschiedliche Varianten eines Gebäcks hergestellt werden (z.B. mit unterschiedlichem Zuckergehalt, mit oder ohne Schokoladengeschmack, mit oder ohne Fruchtgeschmack, etc.).
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Die ein oder mehreren Behälter 102 können über Leitungen 103 mit einer Mischeinheit 104 und/oder direkt mit einer Düse 106 verbunden sein. In der Mischeinheit 104 können ein oder mehrere der Zutaten 112 aus den ein oder mehreren Behältern 102 gemischt werden, um eine Druckmasse 114 für die Herstellung des Nahrungsmittels 117 zu erzeugen. Alternativ oder ergänzend kann direkt Druckmasse 114 für den Druck aus den ein oder mehreren Behältern 120 bereitgestellt werden. Die Druckmasse 114 kann über eine Leitung 105 zu einer Düse 106 befördert werden, wobei die Düse 106 eingerichtet ist, die Druckmasse 114 an bestimmten Positionen auszustoßen bzw. auszutreiben, um eine räumliche Anordnung von Druckmasse zu erstellen. Beispielsweise können schichtweise unterschiedliche Druckmassen 114 ausgestoßen werden, um schichtweise eine räumliche Anordnung aus den unterschiedlichen Druckmassen 114 zu erstellen. Die Düse 106 kann zu diesem Zweck an einer Schiene 108 beweglich angeordnet sein, so dass die Düse 106 an unterschiedliche Positionen bewegt werden kann, und an unterschiedlichen Positionen Druckmasse 114 ausstoßen kann.
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Die anhand der Druckmasse 114 hergestellte räumliche Anordnung kann durch eine Gareinheit 107 als Ganzes gegart werden, um ein fertig gegartes (z.B. ein gebackenes) Nahrungsmittel 117 zu erstellen. Die Gareinheit 107 kann einen thermischen Ofen, einen Mikrowellenofen, eine Dünsteinheit, einen Grill, und/oder eine Pfanne umfassen. In dem in 1 dargestellten Beispiel wird die räumliche Anordnung von Druckmasse 114 direkt durch die Düse 106 innerhalb der Gareinheit 107 „gedruckt“. Dies ist vorteilhaft, da so der Aufwand für den Transport der räumlichen Anordnung zu der Gareinheit 107 reduziert werden kann.
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Das fertig gegarte Nahrungsmittel 117 kann über eine Ausgabe 109 des Systems 100 an einen Nutzer ausgegeben werden. In dem dargestellten Beispiel umfasst die Gareinheit 107 eine Klappe 109, durch die ein Nutzer das Nahrungsmittel 117 aus der Gareinheit 107 (d.h. aus dem Garraum) entnehmen kann.
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Das System 100 umfasst eine Steuereinheit 120, die eingerichtet ist, ein Rezept für ein zu erstellenden Nahrungsmittel 117 zu ermitteln. Beispielsweise kann die Steuereinheit 120 dazu auf eine Rezept-Datenbank auf einer Speichereinheit 123 des Systems 100 zugreifen. Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit 120 über eine Kommunikationseinheit 121 auf eine externe Rezept-Datenbank zugreifen, die auf einem externen Server gespeichert ist. Die Kommunikationseinheit 121 kann eingerichtet sein, über ein drahtloses und/oder drahtgebundenes Netzwerk mit dem externen Server zu kommunizieren. Alternativ oder ergänzend kann das Rezept über eine Benutzerschnittstelle 122 (z.B. über einen berührungsempfindlichen Bildschirm) des Systems 100) der Steuereinheit 120 bereitgestellt bzw. ausgewählt werden.
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Die Steuereinheit 120 ist weiter eingerichtet, in Abhängigkeit von dem Rezept bestimmte Mengen von Zutaten 112 bzw. Druckmasse 114 aus den Behältern 102 (ggf. über die Mischeinheit 104) auf die räumliche Anordnung von Druckmasse 114 bzw. auf das herzustellende Nahrungsmittel 117 aufzubringen. Des Weiteren kann die Steuereinheit 120 eingerichtet sein, die Gareinheit 107 des Systems 100 in Abhängigkeit von dem Rezept anzusteuern, um die räumliche Anordnung von Druckmasse 114 zumindest teilweise zu garen.
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Wie bereits oben dargelegt, kann es für die Erstellung eines Nahrungsmittels 117 wünschenswert sein, in flexibler Weise unterschiedliche Druckmassen 114 an unterschiedlichen Stellen auf das Nahrungsmittel 117 aufzubringen. Dies ist mit dem in 1 dargestellten System 100 nur begrenzt möglich. Insbesondere können über die Düse 106 nur bedingt unterschiedliche Druckmassen 114 auf das Nahrungsmittel 117 aufgebracht werden. Des Weiteren kann die Düse 106 über eine Schiene 108 nur in begrenzter Weise über dem Nahrungsmittel 117 positioniert werden. Im Folgenden wird daher eine Druckeinheit beschrieben, durch die die Flexibilität für den Druck von Nahrungsmitteln 117 erhöht werden kann. Die Druckeinheit kann durch die oben beschriebene Steuereinheit 120 angesteuert werden. Des Weiteren kann o.g. Benutzerschnittstelle 122 für die Druckeinheit verwendet werden.
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2a zeigt eine Seitenansicht einer beispielhaften Druckeinheit 200, die ggf. in einem Nahrungsmitteldrucker wie z.B. dem System 100 verwendet werden kann, um in flexibler Weise an unterschiedlichen Stellen Druckmasse 114 zu extrudieren. Die Druckeinheit 200 umfasst einen Linearhub (auch als Hubmittel bezeichnet) 201, 202, 213, mit dem die Höhe eines Druckarms 203, 204, 205 und einer Druckkopfes 206 der Druckeinheit 200 verstellt werden kann. Insbesondere kann ein Anschlusselement 203 des Druckarms 203, 204, 205 entlang einer Schiene 202 des Linearhubs 201, 202, 213 auf bzw. ab bewegt werden. Zu diesem Zweck kann ein Hub-Motor 213 angesteuert werden.
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Der Druckarm 203, 204, 205 umfasst drei Gelenke 204, mit denen das Anschlusselement 203 des Druckarms, einzelne Armsegmente 205 des Druckarms und der Druckkopf 206 gegeneinander verdreht werden können. Die Gelenke 204 können durch Gelenk-Motoren 214 verstellt werden (siehe 2b, die die Druckeinheit 200 in einer Draufsicht zeigt). Durch die Verstellung der Gelenke 204 kann der Druckkopf 206 in flexibler Weise an unterschiedlichen Stellen positioniert werden.
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Der Druckkopf 206 ist an der Vorderseite des Druckarmes 203, 204, 205 befestigt. Der Druckarm 203, 204, 205 ist wiederum über das Anschlusselement 203 mit den Hubmitteln 201, 202, 213 verbunden, die für die Auf-/Ab-Bewegung des Druckkopfes 206 zuständig sind. In jedem Gelenk 204 des Druckarmes 203, 204, 205 kann ein Hybridschrittmotor 214 mit Microstepping eingebaut sein. So können kleine Schrittweiten ermöglicht werden. Durch die Verbindung der Armsegmente 205 über drei Gelenkpunkte 204 wird der Druckarm 203, 204, 205 flexibel und kann so alle Stellen auf einer bestimmten Druckfläche erreichen. Durch hohle Armsegmente 205 können Kabel für die Ansteuerung und Energieversorgung der Gelenk-Motoren 214 und/oder des Druckkopfes 206 geführt werden.
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Der Druckkopf 206 umfasst einen Druckkopf-Körper 210, der fest mit dem Druckarm 203, 204, 205 verbunden ist. Auf den Druckkopf-Körper 210 kann ein Träger 216 für ein oder mehrere Kartuschen mit Druckmasse 114 aufgesetzt werden. Der Kartuschen-Träger 216 kann von einem Nutzer abgenommen werden, um ein oder mehrere Kartuschen mit bestimmten Druckmassen 114 einzusetzen. Information in Bezug auf die Kartuschen, die in den Kartuschen-Träger 216 eingesetzt werden müssen, können über eine Benutzerschnittstelle 122 angezeigt werden.
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Der Druckkopf 206 (insbesondere der Druckkopf-Körper 210) kann einen Laser 212 (z.B. einen Faserlaser) umfassen, um einen integrierten Garprozess zu ermöglichen. Des Weiteren kann der Druckkopf 206 (insbesondere der Druckkopf-Körper 210) einen Näherungssensor 211 umfassen, mit dem der Druckkopf 206 auf eine bestimmte Druckfläche (z.B. auf ein Backblech) für das Nahrungsmittel 117 kalibriert werden kann. Im oberen Bereich des Druckkopfes 206 (insbesondere des Druckkopf-Körpers 210) können ein oder mehrere (z.B. vier) Teleskophubmotoren 217 (in diesem Dokument als Kartuschen-Motoren bezeichnet) angeordnet sein, mit denen die Kartuschen während des Druckprozesses ausgedrückt werden können.
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3a zeigt einen beispielhaften Kartuschen-Träger 216 in einer Seitenansicht (links) und in einer Draufsicht (rechts). Der Kartuschen-Träger 216 kann eingerichtet sein, ein oder mehrere Kartuschen 306 für Druckmasse 114 aufzunehmen. Beispielsweise kann der Kartuschen-Träger 216, wie in 3a dargestellt, vier kleine Kartuschen 306 (auch als erste Kartuschen bezeichnet) aufnehmen. Der Druckkopf 206 umfasst für jeden der ersten Kartuschen 306 einen Kartuschen-Motor 217 aufweisen, mit dem die Druckmasse 114 aus einer jeweiligen ersten Kartusche 306 herausgedrückt werden kann. Alternativ kann der Träger 216 ein oder mehrere mittlere Kartuschen 306 (in diesem Dokument auch als zweite Kartuschen bezeichnet) aufnehmen, die die Größe von zwei kleinen Kartuschen 306 aufweisen. Alternativ kann der Träger 216 eine große Kartusche 306 (in diesem Dokument auch als dritte Kartusche bezeichnet) aufnehmen, die die Größe von vier kleinen Kartuschen 306 aufweist.
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3b zeigt einen beispielhaften Aufbau einer Kartusche 306. Die Kartusche 306 weist einen Kartuschen-Deckel 321, einen (hohlen) Kartuschen-Körper 322 und einen Kartuschen-Boden 323 mit integrierter Kartuschen-Düse 326 auf. Der Kartuschen-Deckel 321 kann einen integrierten Druckstempel 324 aufweisen oder der Kartuschen-Deckel 321 kann selbst als Druckstempel 324 genutzt werden. Die Druckmasse 114 für ein Nahrungsmittel 117 kann im Innenraum des Kartuschen-Körpers 322 aufgenommen werden. Über den Kartuschen-Deckel 321 kann mittels eines Kartuschen-Motors 217 der Druckstempel 324 (d.h. ggf. der Kartuschen-Deckel 321 selbst) in den Innenraum des Kartuschen-Körpers 322 gedrückt werden, um die Druckmasse 114 über die Kartuschen-Düse 326 zu extrudieren.
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Durch die Aufteilung einer Kartusche 306 in Deckel 321, Körper 322 und Boden 323 kann eine effiziente Reinigung einer Kartusche 306 vorgenommen werden. Nach einem Druckvorgang können die Kartuschen 306 aus dem Druckkopf 206 entnommen werden, in Einzelteile zerlegt und so gründlich gereinigt werden. Weiterhin wird durch den beschriebenen Aufbau vermieden, dass der Druckkopf 206 selbst verschmutzt wird. Nur die Kartuschen 306 kommen mit den Lebensmitteln in Berührung, da der Stempel 324 und die Düse 326 bereits in die jeweilige Kartusche 306 integriert sind.
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Wie oben dargelegt, können Kartuschen 306 mit unterschiedlichem Fassungsvermögen bereitgestellt werden, z.B. für eine große Kartusche circa 265 ml Druckmasse 114, für eine mittlere Kartusche ca. 130 ml Druckmasse 114 und für eine kleine Kartusche ca. 65 ml Druckmasse 114. Typischerweise sind für die Herstellung eines Nahrungsmittels 117 (z.B. von Backwaren auf einem Backblech) circa 180 ml Druckmasse 114 ausreichend. Durch Kartuschen-Böden 326 mit unterschiedlichen Düsengrößen kann die Druckstärke variiert werden.
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Im oberen Bereich des Druckkopfes 206 befinden sich z.B. vier Teleskophubmotoren 217. Diese Kartuschen-Motoren 217 sorgen dafür, dass die Kartuschen 306 ausgedrückt werden. Ein angetriebener Teleskopstab bzw. Zylinder drückt dabei den Stempel 324 einer Kartusche 306 nach unten. Die Motoren 217 sind so platziert, dass bei jeder Kombination von Kartuschen 306 mit unterschiedlichen Größen ein gleichmäßiges Ausdrücken der Druckmasse 114 gewährleistet ist.
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Ein am Druckkopf 306 angeordneter Laser 212 kann dazu verwendet werden, extrudierte Druckmasse 114 Schicht-für-Schicht zu backen. So wird es möglich, auch komplexere Formen für ein Nahrungsmittel 117 herzustellen. Der Austritt des Laserstrahles befindet sich typischerweise an der Unterseite des Druckkopfes 206, direkt hinter den Düsen 326 der eingesetzten Kartuschen 306. Neben dem Laser 212 kann ein Näherungssensor 211 angeordnet sein. Der Näherungssensor 211 kann dazu verwendet werden, den Druckkopf 206 vor dem Druckvorgang auf die richtige Höhe der zu bedruckenden Fläche zu kalibrieren.
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Die Druckeinheit 200 kann im Rahmen eines Einbaugerätes 400 (z.B. im Rahmen eines Einbau-Ofens) bereitgestellt werden. Dies ist beispielhaft in 4 dargestellt. Mittels des Druckarms der Druckeinheit 200 kann der Druckkopf 206 an unterschiedliche Stellen über einer Druckfläche 401 für ein Nahrungsmittel 117 (z.B. über einem Backbleck) positioniert werden. Des Weiteren kann innerhalb des Einbaugerätes 400 direkt ein Garvorgang (insbesondere ein Backvorgang) durchgeführt werden.
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Durch den Einbau in einem Einbaugerät 400 lässt sich die Druckeinheit 200 nahtlos in das Küchenumfeld integrieren und kann ggf. mit einem Backofen kombiniert werden. So wird kein Platz auf der Arbeitsfläche einer Küche benötigt. Das Einbaugerät 400 kann in einen Schrank eingesetzt und seitlich fixiert werden. Die Verschraubung kann anschließend durch aufgesetzte Lisenen verdeckt werden.
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Durch die beschriebene Druckeinheit 200 ist es möglich, mit bis zu vier unterschiedlichen Druckmassen 114 gleichzeitig zu drucken. Dadurch wird der Druckprozess optimiert und es können z.B. auch gefüllte Backwaren, Dekorationsartikel oder Snacks hergestellt werden.
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Der Nutzungsprozess der Druckeinheit 200 kann durch einen integrierten Backprozess optimiert werden. Mit Hilfe eines Lasers 212 lassen sich die Nahrungsmittel 117 (zumindest teilweise) direkt backen. Der Laser 212 kann genau positioniert werden und so nur an den gewünschten Stellen partiell backen. Füllungen können zum Beispiel unberührt bleiben. Durch dieses Verfahren ist es auch möglich verschiedene Backgrade in einem Nahrungsmittel 117 zu erreichen. So können in einem Nahrungsmittel 117 zum Beispiel Zwischenschichten hergestellt werden, die knusprig sind. Durch den beschriebenen Aufbau des Druckkopfes 206 ist das Gerät 400 leicht zu reinigen. Nur die Materialbehälter bzw. Kartuschen 306 verschmutzen. Durch den mehrteiligen Aufbau der Materialbehälter bzw. Kartuschen 306 sind diese leicht zu reinigen.
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Auch im Innenraum des Geräts 400 kann ein erhöhter Bedienkomfort bereitgestellt werden. Durch einen integrierten Vollauszug kann die Druckfläche 401 leicht entnommen werden. Die zu bedruckende Fläche 401 kann z.B. die Größe eines Backbleches aufweisen. Die Druckfläche 401 kann in das Gerät 400 eingesetzt werden. Zur Überwachung des Garprozesses kann in dem Gerät 400 eine Innenraumbeleuchtung bereitgestellt werden.
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Des Weiteren kann das Gerät 400 eine Benutzerschnittstelle 122 (z.B. einen berührungsempfindlichen Bildschirm) aufweisen, mit dem das Gerät 400 und insbesondere die Druckeinheit 200 gesteuert werden können. Des Weiteren kann über die Benutzerschnittstelle 122 eine Rückmeldung über einen Druckprozess ausgegeben werden. Insbesondere kann über die Benutzerschnittstelle 122 die Bedienung und Steuerung des Gerätes 400 in allen Schritten (Start/Stopp des Gerätes, Rezeptwahl und Rezeptsuche, Erstellen von Formen, Wahl der gewünschten Form, Anzahl der Nahrungsmittel 117, etc.) am Gerät 400 selbst vorgenommen werden.
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Durch die Wahl eines Einbaugerätes 400 und den damit möglichen Einsatz eines Backbleches wird ein großer zu bedruckender Bereich ermöglicht. Durch die Wahl von ausreichend großen Kartuschen 306 ist es möglich, den gesamten bedruckbaren Bereich mit Teigkreationen zu bedrucken. Durch einen integrierten Vollauszug in Kombination mit einer versenkbaren Tür bzw. Klappe 109 lässt sich ein Backbleck 401 optimal aus dem Gerät 400 herausziehen und entnehmen. Die Funktionsweise des Druckkopfes 206 ermöglicht einen schnellen Druckprozess. Durch einen integrierten Backprozess besitzt das in 4 dargestellte Gerät 400 den Vorteil, dass die Arbeitsschritte „in Form bringen'“ und „Aushärten“ in einem Gerät 400 kombiniert sind.
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Durch die beschriebene Druckeinheit 200 ist es möglich, in einem bestimmten Bauraum (z.B. in einem Ofen) auf die gesamte Fläche Druckmasse 114 zu drucken. Durch die Möglichkeit die Druckeinheit 200 nach oben und unten zu bewegen, wird es möglich, ein Backblech als Druckplattform im Innenraum eines Gerätes 400 zu platzieren und dieses zur leichteren Nutzung auf Vollauszügen zu lagern. Durch den Aufbau der Kartuschen 306 und durch die Positionierung im Druckkopf 206 ist die Druckeinheit 200 leicht zu reinigen. Die Druckeinheit 200 selbst kommt dabei nicht mit den verwendeten Druckmassen 114 in Kontakt.
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Der Kartuschen-Körper 322 kann ein Material (z.B. Edelstahl) aufweisen, das im Vorfeld gekühlt werden kann, und das daraufhin die gespeicherte Kälte an die Druckmasse 114 abgeben kann, um die Druckmasse 114 während des Druckprozesses zu kühlen.
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Durch die Verwendung eines Lasers 212 können der Druck- und der Backprozess miteinander vereint werden. So können komplexe Strukturen geschaffen werden, da extrudierte Druckmasse 114 partiell gebacken werden kann (z.B. an bestimmten Stellen). Andere Stellen können andererseits von der Laserwärme unbeeinträchtigt bleiben.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.
