本发明涉及一种仿生海珍品3d打印机。
背景技术：
3d打印技术是一种以数字模型文件为基础的快速成型技术，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，以快速、方便、灵活、高精度、高质量、低成本等特点代替传统制造业的机床、刀具和流水作业等繁琐工序，成为国内外研究人员和社会人员的广泛关注热点，自1986年美国推出第一台3d打印机以来，历经30年的发展，3d打印技术被认为是推动第三次工业革命的重要因素之一，以新材料、新技术为主要优势，在医学、航天、食品工业、建材工业等领域得以广泛应用。
3d食品打印机是在3d打印技术的基础上发展的一种快速食品制造机械，不仅可以人性化的改变食物形状，改良食品品质，还可以自由搭配均衡营养，3d食品打印机让人们无须满身大汗的在炉火前烹煮，轻轻松松就能制作出美味食品，其目的在于帮助人们节省手工烹煮时间，精简制作过程，从而鼓励人们养成健康的饮食习惯，多吃自制食品，3d食品打印机是将3d打印技术应用到食品制造层面上的一种机器，主要由控制电脑、自动化食材注射器、输送装置等几部分组成，它所制作出的食物形状、大小和用量都由电脑操控，其工作原理 和操作方法与3d打印机相似，其使用的打印材料是可食用的食物材料和相关配料，将其预先放入容器内，将食谱输入机器，开启按键后注射器上的喷头就会将食材均匀喷射出来，按照“逐层打印、堆叠成型”制作出立体食物产品，使用者可以自主决定食物的形状、高度、体积等，不仅能做出扁平的饼干，也能完成巧克力塔，甚至还能在食物上完成卡通人物等造型，用于食品打印的材料来源丰富，可以是生的、熟的、新鲜的或冰冻的各种食材，将其绞碎、混合、浓缩成浆、泡沫或糊状，打印出的食品口感各样，方便咀嚼下咽，同时还可自由搭配营养，对于咀嚼困难或有吞咽困难的老年人、病人，3d打印食品不仅人性化地改变食物形状以及改良食品品质，更提供了均衡营养，但是，目前还没有一种仿生海珍品3d打印机。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种以鲍鱼、虾和鱼为研究对象，建立海产品三维数模库的仿生海珍品3d打印机。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种仿生海珍品3d打印机，包括x、y、z方向的打印支架和挤出机构，所述x、y、z方向的打印支架上设有步进电机，挤出机构安装在打印支架上，x、y、z方向的打印支架的底部安装有打印台，所述打印台下面设有加热板，所述x、y向的步进电机轴上安装有同步轮，所述同步轮通过同步带带动打印台和加热板运动，所述x、y向的步进电机轴上连接有螺杆，所述螺杆传递z方向的动力，z向步进电机轴与螺杆相连， 所述挤出机构包括挤出支架、挤出步进电机、扁轴、挤出螺杆、内螺纹法兰、料筒、橡胶柱塞和喷头，所述挤出步进电机安装在挤出支架上，挤出步进电机通过联轴器与扁轴相连，挤出螺杆的一端插入扁轴中，另一端与橡胶柱塞相连，内螺纹法兰与挤出螺杆连接，料筒安装在内螺纹法兰下端，喷头安装在料筒底部，所述螺杆的材质为铸钢，所述铸钢含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.05-0.08％、钙0.4-0.7％、锰0.05-0.07％、锌0.5-0.9％、0.0023-0.0045％、铝0.4-0.6％、钼0.7-0.9％、硼0.027-0.035％、镁0.24-0.26％、钛0.035-0.0037％、碌≤0.29％、铜0.13-0.18％、余量为铁。
所述x、y、z方向的打印支架由光轴和支撑板构成，所述铸钢的制造方法包括以下步骤：
(1)将硅铁、锰铁与废铁按1.2：4.3-5.1:2.3-4:5.5比例投入真空感应炉中熔化，再加入废钢，作为铁基质来源；进行脱硫、脱氧；然后依次加入镁、铜、铌和钛合金元素合金化，所述的各合金元素加入量为其配方中各自质量百分比的1/3-3/7，控制感应炉中压强为0.0006-0.0008mpa，加热温度至1293-1532℃，熔融后热轧，冷却后制成钢坯；
(2)将步骤(1)的钢坯放入电弧炉中熔化至熔融状态，保温5-7h，然后向其中加入剩余量的铝、铜、镭和钛各合金元素，搅拌均匀，保温32-40分钟，再向其中加入其它剩余合金元素，在1430-1550℃精炼30-50min，保温25-35min后取样，分析成分后，调整成分，熔化18-22min，铸造成型，出钢温度为1432-1490℃；
(3)对步骤(2)中的成型件进行锻造，开锻温度≥950℃，终锻温度≥721℃，锻造变形量≥18％，锻造后将铸件自然冷却至700-750℃，然后用液氮气化的方法对铸件进行冷处理，冷处理温度为25-60℃，冷处理保温时间为40-62分钟最后风冷至室温即可。
所述x、y、z方向的打印支架的x向上设有第一步进电机和第二步进电机，y向上设有第三步进电机，z向上设有第四步进电机。
所述第一步进电机、第二步进电机和第三步进电机的电机轴上安装有同步轮，同步轮通过同步带与打印台和加热板连接。
所述挤出支架上安装有滑块，挤出支架通过滑块与打印支架的光轴连接。
本发明一种仿生海珍品3d打印机，以鲍鱼、虾和鱼为研究对象，建立海产品三维数模库，自主研发3d食品打印机，利用海产品中的低值原料，结合食品加工工艺要求，研发基于3d打印的仿生海产品加工工艺流程，实现仿生海产品的快速制造，保证营养可控、口感独特、方便咀嚼。
附图说明
图1是本发明一种仿生海珍品3d打印机的整体结构示意图。
图2是本发明一种仿生海珍品3d打印机的挤出机构的结构示意图一。
图3是本发明一种仿生海珍品3d打印机的挤出机构的结构示意图二。
图4是本发明一种仿生海珍品3d打印机的底部结构示意图。
图中：1、x、y、z方向的打印支架；2、光轴；3、螺杆；4、打印台；5、加热板；6、挤出支架；7、联轴器；8、扁轴；9、滑块；10、挤出螺杆；11、内螺纹法兰；12、料筒；13、喷头；14、第一步进电机；15、第二步进电机；16、第三步进电机；17、第四步进电机；18、挤出步进电机；19、同步轮；20、同步带。
具体实施方式
如图1至图4所示，仿生海珍品3d打印机，包括x、y、z方向的打印支架1和挤出机构，x、y、z方向的打印支架1上设有步进电机，挤出机构安装在打印支架上，x、y、z方向的打印支架1的底部安装有打印台4，打印台4下面设有加热板5，x、y向的步进电机轴上安装有同步轮19，同步轮19通过同步带20带动打印台4和加热板5运动，x、y向的步进电机轴上连接有螺杆3，螺杆传递z方向的动力，z向步进电机轴与螺杆相连，通过内螺纹带动升降滑块运动，并由光轴进行定位，挤出机构包括挤出支架6、挤出步进电机18、扁轴8、挤出螺杆10、内螺纹法兰11、料筒12、橡胶柱塞和喷头13，挤出步进电机18安装在挤出支架6上，挤出步进电机18通过联轴器7与扁轴8相连，挤出螺杆10的一端插入扁轴8中，另一端与橡胶柱塞相连，内螺纹法兰11与挤出螺杆10连接，料筒12安装在内螺纹法兰11下端，喷头13安装在料筒12底部，螺杆3的材质为铸钢，铸钢含有的化学元素成分及其质量百分比为：碳0.05-0.08％、钙 0.4-0.7％、锰0.05-0.07％、锌0.5-0.9％、0.0023-0.0045％、铝0.4-0.6％、钼0.7-0.9％、硼0.027-0.035％、镁0.24-0.26％、钛0.035-0.0037％、碌≤0.29％、铜0.13-0.18％、余量为铁，铸钢的制造方法包括以下步骤：
(1)将硅铁、锰铁与废铁按1.2：4.3-5.1:2.3-4:5.5比例投入真空感应炉中熔化，再加入废钢，作为铁基质来源；进行脱硫、脱氧；然后依次加入镁、铜、铌和钛合金元素合金化，所述的各合金元素加入量为其配方中各自质量百分比的1/3-3/7，控制感应炉中压强为0.0006-0.0008mpa，加热温度至1293-1532℃，熔融后热轧，冷却后制成钢坯；
(2)将步骤(1)的钢坯放入电弧炉中熔化至熔融状态，保温5-7h，然后向其中加入剩余量的铝、铜、镭和钛各合金元素，搅拌均匀，保温32-40分钟，再向其中加入其它剩余合金元素，在1430-1550℃精炼30-50min，保温25-35min后取样，分析成分后，调整成分，熔化18-22min，铸造成型，出钢温度为1432-1490℃；
(3)对步骤(2)中的成型件进行锻造，开锻温度≥950℃，终锻温度≥721℃，锻造变形量≥18％，锻造后将铸件自然冷却至700-750℃，然后用液氮气化的方法对铸件进行冷处理，冷处理温度为25-60℃，冷处理保温时间为40-62分钟最后风冷至室温即可。
x、y、z方向的打印支架由光轴2和支撑板构成，x、y、z方向的打印支架的x向上设有第一步进电机14和第二步进电机15，y向上设有第三步进电机16，z向上设有第四步进电机17，第一步进电 机14、第二步进电机15和第三步进电机16的电机轴上安装有同步轮19，同步轮19通过同步带20与打印台4和加热板5连接，挤出支架6上安装有滑块9，挤出支架6通过滑块9与打印支架1的光轴2连接。
工作时，预先调制好的打印材料装入挤出机构的料筒12后，并由密封圈进行密封，打印材料主要由生鱼糜及琼脂组成，在保证食品卫生的消毒环境中灌装并密封，保证打印材料无毒无菌不变质，料筒是食品级304钢，平时及受热后不释放有毒物质，挤出步进电机18与扁轴8通过梅花联轴器7进行连接以传递动力，梅花联轴器是一种应用很普遍的联轴器,也叫爪式联轴器，是由两个金属爪盘和一个弹性体组成，结构简单、无需润滑、方便维修，工作稳定可靠，具有良好的减振、缓冲性能，具有较大的轴向、径向和角向补偿能力，结构简单，径向尺寸小，重量轻，转动惯量小，适用于该步进电机所起到的传递扭矩的作用，通过扁轴8与挤出螺杆10的侧面配合，使挤出螺杆下降的同时亦能得到动力，扁轴中间铣空，螺杆两侧铣平，通过侧平面配合，使得挤出螺杆在下降时不会失去动力，使挤出过程平稳可靠，挤出螺杆与橡胶柱塞相连，带动柱塞下降，实现挤出；挤出螺杆另一端为圆头，插入橡胶柱塞中心孔中并固定，挤出螺杆下降的同时带动橡胶柱塞下降，将打印材料从食品级304不锈钢喷嘴中缓慢挤出，实现打印。