本發(fā)明涉及一種固態(tài)食材3D打印裝置，屬于3D打印領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

3D打印裝置又稱三維打印機，是一種采用累積制造技術(shù)（即快速成形技術(shù)）的機器，它的原理是把數(shù)據(jù)和原料放進3D打印機中，機器按照程序把產(chǎn)品一層層造出來。目前市面上的3D打印裝置主要用于工業(yè)物品的打印，用于食品3D打印的裝置較少，而且，由于打印原料的限制，食品3D打印裝置普遍存在打印功能單一（如只能打印某一特定食材的特定造型），對打印原料的狀態(tài)要求高（如只能使用某一特定狀態(tài)的食材），打印精度低，打印機構(gòu)笨重等缺陷。

有鑒于此，本發(fā)明人對此進行研究，專門開發(fā)出一種固態(tài)食材3D打印裝置，本案由此產(chǎn)生。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種固態(tài)食材3D打印裝置，可實現(xiàn)多種固態(tài)食材的3D打印，實用性強，打印精度高、穩(wěn)定性好。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

一種固態(tài)食材3D打印裝置，包括機座，以及設(shè)置在機座上的打印機構(gòu)、平移機構(gòu)和控制機構(gòu)，其中，所述打印機構(gòu)包括打印頭組件，以及驅(qū)動打印頭組件在垂直面上運動的驅(qū)動組件，所述平移機構(gòu)包括打印平臺，以及驅(qū)動打印平臺在水平平面上運動的驅(qū)動組件；所述打印頭組件包括容納打印原料的原料桶，所述原料桶的底部設(shè)有用于原料加熱的加熱器以及用于加熱后原料輸出的打印頭，原料桶內(nèi)設(shè)有將原料送向打印頭的螺桿，所述螺桿頂部與電機相連，通過電機驅(qū)動螺桿轉(zhuǎn)動，從而將原料不斷送向打印頭，實現(xiàn)連續(xù)打印。

作為優(yōu)選，所述打印機構(gòu)的驅(qū)動組件包括垂直設(shè)置的第一絲杠，與第一絲杠相連的驅(qū)動電機，打印頭組件通過連接件與第一絲杠相連，通過驅(qū)動電機和第一絲杠帶動打印頭組件在Z軸方向上下運動。打印頭只進行單維運動，減少其打印過程中的大幅度運動，可提高其打印精度。

作為優(yōu)選，所述平移機構(gòu)的驅(qū)動組件包括水平設(shè)置在機座面板上的Y向?qū)к墶⒒瑒影惭b在Y向?qū)к壣系闹С邪?、帶動支承板運動的Y向齒輪帶和Y向驅(qū)動電機；所述支承板上表面設(shè)有X向?qū)к壓蚗向齒輪帶，打印平臺滑動安裝在X向?qū)к壣?，并通過X向齒輪帶和X向驅(qū)動電機驅(qū)動其在X軸和Y軸方向運動。

作為優(yōu)選，所述加熱器采用電加熱管，所述電加熱管通過導(dǎo)熱塊固定在打印頭的上端部，所述導(dǎo)熱塊包覆在打印頭上端部周圍，原料桶的固態(tài)原料先經(jīng)過導(dǎo)熱塊加熱融化為液態(tài)，然后再由打印頭輸出，采用電加熱管和導(dǎo)熱塊加熱，可實現(xiàn)高效、快速、均勻的加熱。

作為優(yōu)選，所述原料桶包括位于上端的錐形端，和位于下端的直筒端，錐形端上大下小的設(shè)計，方便固態(tài)原料的放入，下端直筒端的設(shè)計，可以使螺桿快速均勻地將固態(tài)食材輸送到加熱器和打印頭。

作為優(yōu)選，所述原料桶頂部設(shè)有一橫向設(shè)置的支承桿，所述支承桿與螺桿上端相連，用于支承螺桿和電機，保證螺桿旋轉(zhuǎn)時的穩(wěn)定性。

作為優(yōu)選，所述機座面板上設(shè)有零位限位開關(guān)和Y向限位開關(guān)，用于限制打印平臺的移動距離。

作為優(yōu)選，所述控制機構(gòu)采用微處理器控制，分別與打印機構(gòu)、平移機構(gòu)相連，用于控制各個機構(gòu)的動作。

上述固態(tài)食材3D打印裝置工作原理：將固態(tài)原料加入原料桶內(nèi)，平移機構(gòu)帶動打印平臺實現(xiàn)X軸方向、Y軸方向的水平移動，打印機構(gòu)通過第一絲杠實現(xiàn)Z軸方向的垂直運動，從而實現(xiàn)打印頭的三維運動，在打印過程中，螺桿不斷旋轉(zhuǎn)，將固態(tài)食材從原料桶送向加熱器，加熱融化后的液體狀食材流向打印頭，打印頭連續(xù)噴出被打印原料，進而在打印平臺上打印出成型食品。

本發(fā)明所述的固態(tài)食材3D打印裝置可根據(jù)不同的原料，實現(xiàn)多種固態(tài)食材的3D打?。ㄈ缜煽肆Ψ?片、奶酪粉/片、固態(tài)糖等），實用性強；打印時，先通過螺桿輸送，然后通過加熱器加熱，可以保證打印頭輸出的液體食材不會有斷點、氣泡、不平滑等缺陷，具有打印精度高、穩(wěn)定性好，且操作方便，成本低等特點。

以下結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細(xì)描述。

附圖說明

圖1為本實施例的固態(tài)食材3D打印裝置立體結(jié)構(gòu)圖一；

圖2為本實施例的固態(tài)食材3D打印裝置立體結(jié)構(gòu)圖二；

圖3為本實施例的固態(tài)食材3D打印裝置打印頭組件剖視圖。

具體實施方式

如圖1~3所示，一種固態(tài)食材3D打印裝置，包括機座1，以及設(shè)置在機座1上的打印機構(gòu)2、平移機構(gòu)3和控制機構(gòu)4。其中，所述打印機構(gòu)2包括打印頭組件21，以及驅(qū)動打印頭組件21在垂直平面上運動的驅(qū)動組件22，所述打印機構(gòu)2的驅(qū)動組件22包括垂直設(shè)置的第一絲杠221，與第一絲杠221相連的第一驅(qū)動電機222，打印頭組件21通過連接件23與第一絲杠221相連，通過第一驅(qū)動電機222和第一絲杠221帶動打印頭組件21在Z軸方向上下運動。

所述打印頭組件21包括容納打印原料的原料桶211，所述原料桶211的底部設(shè)有用于原料加熱的加熱器212以及用于加熱后原料輸出的打印頭213，打印頭213為錐形，原料桶211內(nèi)設(shè)有將固態(tài)原料送向打印頭213的螺桿214，所述螺桿214頂部與電機215相連，通過電機215驅(qū)動螺桿214轉(zhuǎn)動，從而將固態(tài)原料不斷送向打印頭213，實現(xiàn)連續(xù)打印。所述加熱器212包括電加熱管212A和導(dǎo)熱塊212B，電加熱管212A通過導(dǎo)熱塊212B固定在打印頭213的上端部，所述導(dǎo)熱塊212B包覆在打印頭213上端部周圍，原料桶的固態(tài)原料先經(jīng)過導(dǎo)熱塊212B加熱融化為液態(tài)，然后再由打印頭213輸出，采用電加熱管212A和導(dǎo)熱塊212B加熱，可實現(xiàn)高效、快速、均勻的加熱。

所述原料桶211包括位于上端的錐形端211A，和位于下端的直筒端211B，錐形端211A上大下小的設(shè)計，方便固態(tài)原料的放入，下端直筒端211B的設(shè)計，可以使螺桿214快速均勻地將固態(tài)食材輸送到加熱器212和打印頭213。

所述原料桶211頂部設(shè)有一橫向設(shè)置的支承桿216，所述支承桿216與螺桿214上端相連，用于支承螺桿215和電機215，保證螺桿215旋轉(zhuǎn)時的穩(wěn)定性。

所述平移機構(gòu)3包括打印平臺31，以及驅(qū)動打印平臺31在水平平面上運動的驅(qū)動組件32。所述驅(qū)動組件32包括水平設(shè)置在機座面板11上的Y向?qū)к?21、滑動安裝在Y向?qū)к?21上的支承板322、帶動支承板322運動的Y向齒輪帶323和Y向驅(qū)動電機；所述支承板322上表面設(shè)有X向?qū)к?24和X向齒輪帶325，打印平臺31滑動安裝在X向?qū)к?24上，并通過X向齒輪帶325和X向驅(qū)動電機驅(qū)動。齒輪帶和驅(qū)動電機的工作原理：齒輪帶一端與固定安裝的從齒輪相連，另一端與驅(qū)動電機的主齒輪相連，驅(qū)動電機端的主齒輪轉(zhuǎn)動，帶動齒輪帶和從齒輪轉(zhuǎn)動，因為齒輪帶與支承板322、打印平臺31相連，從而帶動支承板322、打印平臺31移動。

所述機座面板11兩個相鄰邊緣各設(shè)有一個限位開關(guān)，分別為零位限位開關(guān)12和Y向限位開關(guān)13，零位限位開關(guān)12用于位置歸零，初始狀態(tài)時，打印平臺運動，接觸限位開關(guān)歸零。Y向限位開關(guān)13用于限制支承板322Y向的移動位置，防止其滑出機座面板11。

在本實施例中，所述控制機構(gòu)4安裝在機座面板11下方，采用微處理器控制，分別與打印機構(gòu)、平移機構(gòu)的各個電機，以及零位限位開關(guān)12和Y向限位開關(guān)13等相連，用于控制各個機構(gòu)的動作。

上述固態(tài)食材3D打印裝置工作原理：將固態(tài)原料加入原料桶211內(nèi)，平移機構(gòu)3帶動打印平臺31沿X軸方向、Y軸方向水平移動，打印機構(gòu)2通過第一絲杠221實現(xiàn)Z軸方向的垂直運動，進而實現(xiàn)打印頭212的三維運動，在打印過程中，螺桿214不斷旋轉(zhuǎn)，將固態(tài)食材從原料桶211送向加熱器212，加熱融化后的液體狀食材流向打印頭213，打印頭213連續(xù)擠出被打印原料，進而在打印平臺上打印出成型食品。

本實施例所述的固態(tài)食材3D打印裝置可根據(jù)不同的原料，實現(xiàn)多種固態(tài)食材的3D打?。ㄈ缜煽肆Ψ?片、奶酪粉/片、固態(tài)糖等）實用性強。本實施例所述的打印裝置用于巧克力打印，原料桶211內(nèi)裝有巧克力粉，加熱器212維持在34~36攝氏度，用于將巧克力粉融化為液體。打印時，先通過螺桿214輸送，然后通過加熱器212加熱，可以保證打印頭213輸出的液體食材不會有斷點、氣泡、不平滑等缺陷，具有打印精度高、穩(wěn)定性好，且操作方便，成本低等特點。

上述實施例和圖式并非限定本發(fā)明的產(chǎn)品形態(tài)和式樣，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對其所做的適當(dāng)變化或修飾，皆應(yīng)視為不脫離本發(fā)明的專利范疇。