一种食品3D打印机的制作方法

本发明涉及3D打印机领域，更具体地，涉及一种用于制备食品的3D打印机。

背景技术：

3D打印技术由于具有高效、省材的特点。目前广泛用于珠宝、鞋类、工业设计、建筑、工程和施工（AEC）、汽车，航空航天、牙科和医疗产业、教育、地理信息系统、土木工程、枪支等领域。由于其优势明显，目前在食品领域也逐步得到运用。

而现有3D食品打印机仍存在一些不足，主要表现为：

（1）打印的食品成品类型单一，无法根据不同客户的特定口味需要而进行调整、制作；

（2）打印效率低。现有3D食品打印机多采用活塞挤出的方式，而这种方式无法实现持续供料，需要重复装填原料或者更换料管，这会造成打印的暂停。且对于桌面级的3D食品打印机，其自身所能储存原料的量较少，上述问题更尤为突出。

技术实现要素：

本发明为克服上述现有技术的缺陷，提供一种可装有多种食品原料并可根据特定需求对不同原料进行配置的食品3D打印机。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种食品3D打印机，包括机架、以及设置机架上的送料机构、混合注射机构、三维打印机构；所述送料机构包括旋转平台、用于驱动旋转平台旋转的步进电机、设置在旋转平台上的多个原料筒、设置在所述原料筒的出口的第一电磁阀；所述混合注射机构包括可与所述第一电磁阀对接的多个搅拌腔、以及与所述搅拌腔连接的挤出机构；所述三维打印机构包括打印平台、与挤出机构连接的喷嘴组、用于驱动所述喷嘴组以及打印平台移动的传动机构；所述喷嘴组包括至少1个喷嘴；所述喷嘴与所述挤出机构连接。

通过向多个原料筒分别加入不同的食品原材料，所述原料筒可根据要求，通过所述旋转平台的旋转，使得所述原料筒可依次旋转至目标搅拌腔，对搅拌腔进行原材料的加入，所述搅拌腔对原料进行混合加工，以制备出所需的混合料，用于后续的食品打印制作。另外，所述食品3D打印机设置了多个搅拌腔，可同时制备不同类型的混合料；或者是，多个搅拌腔均配置同一类型的混合料，通过多个搅拌腔轮流对喷嘴组进行输送，以实现食品的不间断打印。

优选地，所述原料筒的数量为4~8个。

所述第一电磁阀控制原料筒的开口的打开或关闭，以对搅拌腔进行原料的投放。所述步进电机能够保证旋转平台的旋转，以实现原料筒与搅拌腔的精确对接。

进一步地，为了便于所述原料筒与搅拌腔对接以及原料能够更好地加入搅拌腔中，所述原料筒可设置在旋转平台的上方，相应地，所述搅拌腔设置在旋转平台的下方。

进一步地，所述食品3D打印机还设有自动化控制系统，所述自动化控制系统分别与送料机构、混合注射机构、喷嘴组、打印平台以及传动机构连接，以协调各机构工作，提高智能化程度。

进一步地，所述打印平台设有加热装置，可在打印的过程中对打印的食品进行加热。

进一步地，所述传动机构包括用于驱动喷嘴组沿X轴方向移动的X轴传动装置、用于驱动打印平台沿Y轴方向移动的Y轴传动装置、用于驱动打印平台沿Z轴方向移动的Z轴传动装置。具体来说，所述X轴传动装置包括与喷嘴组连接的X轴丝杆、驱动X轴丝杆工作的X轴步进电机；所述Y轴传动装置包括与打印平台连接的Y轴丝杆、驱动Y轴丝杆工作的Y轴步进电机；所述Z轴传动装置包括与打印平台连接的Z轴丝杆、驱动Z轴丝杆工作的Z轴步进电机。

进一步地，所述挤出机构包括螺杆腔、螺杆、分别与所述搅拌腔和螺杆腔连接的第一微型泵，所述螺杆腔与所述喷头相连接，通过螺杆的运动以将螺杆腔中的配料输送到喷嘴；所述螺杆腔的数量与所述搅拌腔的数量一致，使得每一个搅拌腔分别与一个螺杆腔连接。

进一步地，所述支架包括用于放置所述混合注射机构的支撑平台、设置在支撑平台上并用于支撑所述送料机构的支撑件，所述送料机构通过支撑件与支撑平台相连接。

所述喷嘴组包括至少1个喷嘴。作为一个实施方式，所述喷嘴组包括1个喷嘴；所述喷嘴分别与所述多个挤出机构（在本发明当中，可以是与螺杆腔）连接。

作为另一个实施方式，所述喷嘴组包括相互独立的多个喷嘴，所述挤出机构的数量与所述喷嘴的数量一致，使得每一个喷嘴分别与一个挤出机构（在本发明当中，可以是与螺杆腔）连接。每一个喷嘴可独立工作，互不干扰。在此基础之上，所述喷嘴可拆卸替换，可针对不同的打印要求，实现各种材料的高精度打印，同时方便清洗。喷嘴的数量可根据实际的需要进行设置，在本发明中，所述喷嘴组优选但不限于包括3个喷嘴。

更进一步地，所述多个喷嘴沿所述X轴方向并排设置。

进一步地，所述原料筒设置有称重传感器，所述称重传感器与所述第一电磁阀连接。通过所述称重传感器与所述第一电磁阀的结合，以实现各种原料的精准投放，并可在原料小于一定体积时实现报警。

进一步地，所述食品3D打印机还包括设置在所述机架上的、可用于制备豆浆的豆浆机构，所述豆浆机构与所述送料机构连接。

更进一步地，所述豆浆机构包括可与所述第一电磁阀对接的豆浆搅拌腔、豆浆储存腔、分别与所述豆浆搅拌腔和豆浆储存腔连接的第二微型泵、设置在所述豆浆储存腔出口的第二电磁阀。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过设置可旋转的多个原料筒和搅拌腔，本发明所述食品3D打印机可根据特定的需求进行不同原材料的加入以及不同比例的混合，实现定制化生产，能够满足人们的个性需求。

附图说明

图1为所述食品3D打印机的结构示意图。

图2为所述送料机构的结构示意图。

图3为所述混合注射机构的结构示意图。

图4为所述三维打印机构的结构示意图之一。

图5为所述三维打印机构的结构示意图之二。

图6为所述豆浆机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际物品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图1~6所示， 一种食品3D打印机，包括机架400、以及设置机架上的送料机构100、混合注射机构200、三维打印机构300。

支架400包括用于放置混合注射机构200的支撑平台401、设置在支撑平台上并用于支撑送料机构100的支撑件402，送料机构100通过支撑件402与支撑平台401相连接。

送料机构100包括旋转平台102、用于驱动旋转平台102旋转的步进电机104、设置在旋转平台102上的多个原料筒101、设置在原料筒101的出口的第一电磁阀103。旋转平台102固定在步进电机104上，并通过支撑件与支撑平台相连。

原料筒101的数量一般设置为4~8个，在本发明当中优选为6个。原料筒101设置有称重传感器，称重传感器与第一电磁阀103连接。通过称重传感器与第一电磁阀103的结合，以实现各种原料的精准投放，并可在原料小于一定体积时实现报警。

混合注射机构200包括可与第一电磁阀103对接的多个搅拌腔207、以及与搅拌腔207连接的挤出机构。三维打印机构300包括打印平台306、与挤出机构连接的喷嘴组301、用于驱动喷嘴组301以及打印平台306移动的传动机构。混合注射机构200均固定在支撑平台401。

挤出机构包括螺杆腔210、螺杆208、分别与搅拌腔207和螺杆腔210连接的第一微型泵209，螺杆腔210与喷头相连接，通过螺杆的运动以将螺杆腔210中的配料输送到喷嘴。

喷嘴组301包括相互独立的多个喷嘴，在本发明当中，喷嘴的数量优选为3个，搅拌腔207、螺杆腔210的数量与喷嘴的数量一致，使得每一个搅拌腔207分别与其中一个螺杆腔210连接，使得每一个螺杆腔210分别与其中一个喷嘴连接。螺杆腔210通过皮管211与喷嘴相连。在此基础之上，喷嘴可拆卸替换，可针对不同的打印要求，实现各种材料的高精度打印，同时方便清洗。

传动机构包括用于驱动喷嘴组301沿X轴方向移动的X轴传动装置、用于驱动打印平台306沿Y轴方向移动的Y轴传动装置、用于驱动打印平台306沿Z轴方向移动的Z轴传动装置。具体来说，X轴传动装置包括与喷嘴组301连接的X轴丝杆302、驱动X轴丝杆302工作的X轴步进电机305。 Y轴传动装置包括与打印平台306连接的Y轴丝杆308、驱动Y轴丝杆308工作的Y轴步进电机307。Z轴传动装置包括与打印平台306连接的Z轴丝杆303、驱动Z轴丝杆303工作的Z轴步进电机304。3个喷嘴固定在X轴丝杆的移动平台上，3个喷嘴沿所述X轴方向并排设置。

打印平台306设有加热装置，可在打印的过程中对打印的食品进行加热。

该食品3D打印机还设有自动化控制系统，自动化控制系统分别与送料机构100、混合注射机构200、喷嘴组301、打印平台306以及传动机构连接，以协调各机构工作，提高智能化程度。

本发明提出的食品3D打印机的具体工作过程为：6个原料筒101储存有不同的原料，每个原料筒101下方均有第一电磁阀103控制其原料的投放，如图1所示的工况中，原料筒101上第一电磁阀103与搅拌腔207的入口206相对接，通过开启相应的第一电磁阀103，即可实现原料进入相应的搅拌腔207。之后可控制旋转平台102的旋转角度，以实现不同原料筒101与不同搅拌腔207的对接，从而可以将不同原料进行混合，原料混合后即形成配料，在本发明中，因为设置了3个搅拌腔207，故可制作三种配料用于后段食品打印。混合后的配料在搅拌腔207中搅拌均后，通过第一微型泵209进入螺杆腔210，然后通过螺杆208的运动即可将配料经皮管211输送到喷嘴中，通过分别控制三个X、Y、Z轴步进电机及相应的丝杆即可实现不同位置的打印，通过控制不同喷嘴的打印顺序，即可在不同时间打印不同的配料，从而可以打印由不同三种配料组成的3D食品，打印的食品在打印平台306打印的同时可进行加热。

实施例2

与实施例1不同的是，在本实施例中，该食品3D打印机的喷嘴组301具有1个喷嘴，喷嘴分别与多个螺杆腔210连接。虽然设置1个喷嘴，但当多个搅拌腔207均配置同一类型的混合料时，通过多个搅拌腔207轮流对该喷嘴进行输送，以实现食品的不间断打印。

其它部件以连接关系与实施1相同。

实施例3

如图6所示，与实施例1不同的是，本实施例的食品3D打印机还包括设可用于制备豆浆的豆浆机构，豆浆机构固定在支撑平台401上。

豆浆机构包括可与原料筒101上的第一电磁阀103对接的豆浆搅拌腔202、豆浆储存腔203、分别与豆浆搅拌腔202和豆浆储存腔连接的第二微型泵204、设置在豆浆储存腔出口的第二电磁阀205。原料筒101的第一电磁阀103与豆浆搅拌腔202的入口201相对并连接，原料进入豆浆搅拌腔202后即可制作成豆浆及其它饮料，经第二微型泵储存在豆浆储存腔203里，并通过第二电磁阀205以控制豆浆及其它饮料的输出。

其它部件以连接关系与实施1相同。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。