一种具有可控冷冻固型功能的多喷头食品3D打印装置

专利2026-04-05  12


本发明属于领域3d打印,具体涉及一种具有可控冷冻固型功能的多喷头食品3d打印装置。


背景技术:

1、3d打印机设备已经得到急速发展和广泛应用,目前市面上已经出现3d打印笔,3d打印笔是具有3d打印功能的笔,利用pla、abs塑料,经过加热部件使塑料融化,然后在后端的塑料输送机构不断输送,同时将经过加热部件融化的塑料流体压出,从而实现在表面"书写"或者绘画,从而得到3d物体图形。目前的3d打印笔中的abs的熔点温度一般是 217~237℃,pla的熔点一般是155-185℃,目前一般的加热部件仅仅是通过电加热,并没有电脑或者芯片控制使得温度过高或者不稳定,从而导致塑料流体的相应温度过高,在被挤出笔尖的时候仍然处于一个相对较高的温度,不利于遇到空气立刻冷凝,导致打印的 3d模型经常会出现不能及时凝固而变形,甚至整体的打印模型整体变形或者垮塌。在食品3d打印中冷却固型是确保打印精度的一种非常有效的方式,目前常用的冷却方式有水冷和液氮进行冷却,水冷是一种可控的冷却方式,应用较多,但对于食品3d打印来说,其温度无法低于0℃,不能有效地对打印材料进行冷却,且冷却多依靠冷凝管进行热量交换,无法对打印的整体进行有效的冷却;液氮冷却虽然可以冷却到零下100-200℃,对于一些淀粉类、巧克力、糖浆类食品材料可以有效地固型,但其温度无法控制,对于蛋白类和活性酶,过低的温度会使其失去活性或丧失其营养,因此本设计一种具有可控冷冻固型功能的多喷头食品3d打印装置,可以对温度及粘稠度进行控制,使食品3d打印可以根据其需要的温度对打印模型整体进行冷却固型,同时不会影响到喷头,使材料堵塞喷头。


技术实现思路

1、为了克服以上不足,本发明提供一种具有可控冷冻固型功能的多喷头食品3d打印装置。

2、为了实现上述目的,本发明采用的技术方案为:

3、一种具有可控冷冻固型功能的多喷头食品3d打印装置,包括用于固化食品的控冷机构和安装在3d打印机喷头内的旋转机构,所述控冷机构包括冷凝器,所述冷凝器环绕在3d打印机的料筒外周,制冷剂经冷凝器液化放热使得喷头温度升高;

4、所述旋转机构包括外壳体和驱动机构,所述驱动机构驱动外壳体旋转,外壳体内设有多个输料管,多个所述输料管的一端相连接且开口与料筒底部开口转动连接,其另一端与喷嘴连通。

5、进一步优化,所述控冷机构还包括压缩机、制冷箱、冷凝器、波纹管和蒸发器,管道内的制冷剂经压缩机压缩后流向所述蒸发器,经冷冻室降温后流出至蒸发器设置在所述制冷箱内,所述波纹管设置在喷头与冷冻室之间,其上端和喷头连接,下端连接冷冻室,且波纹管与冷冻室连通构成密封腔体。

6、进一步优化,所述制冷剂的管道上设有膨胀阀和降压器,所述膨胀阀内设有挡板,该挡板用于降低管道内的环境压强。

7、进一步优化,所述制冷剂的管道入口处设有电磁阀,用于降低喷头的温度。

8、进一步优化,所述驱动机构包括主动轮、从动轮和轴承,所述轴承的下方设有螺母,外壳体通过螺钉与螺母连接。

9、进一步优化,所述外壳体的上部与料筒相连通,且二者相接处通过密封圈密封。

10、进一步优化,所述料筒、外壳体的上部、输料管和喷嘴相连通呈密封腔体。

11、进一步优化,所述轴承固定在冷凝器的下方。

12、本发明的有益效果为

13、压缩机将管道内的制冷剂经压缩后运输到制冷箱中的蒸发器,在管内设单向阀防止制冷剂回流,在运输的过程中蒸发器内的冷却剂汽化吸热,降低冷冻室的温度,辅助食品材料固化成型,然后制冷剂经管路到膨胀阀,经降压后运输至喷头处的蒸发器中,在此过程中制冷剂液化放热,防止喷嘴因温度过低,导致物料堵塞喷嘴,通过改变制冷剂压强的方式实现了冷冻室的冷却温度的控制,解决了蛋白质,活性酶等食品材料的固型问题;

14、在喷头内设置旋转机构,通过电机驱动材料经喷嘴旋转流出,与控冷机构相配合,使得打印出来的材料快速成型。



技术特征:

1.一种具有可控冷冻固型功能的多喷头食品3d打印装置,包括用于固化食品的控冷机构和安装在3d打印机喷头内的旋转机构,所述控冷机构包括冷凝器(5),所述冷凝器(5)环绕在3d打印机的料筒(17)外周,制冷剂(8)经冷凝器(5)液化放热使得喷头温度升高;

2.如权利要求1所述的一种具有可控冷冻固型功能的多喷头食品3d打印装置,其特征在于,所述控冷机构还包括压缩机(2)、制冷箱(4)、冷凝器(5)、波纹管(6)和蒸发器(12),管道内的制冷剂(8)经压缩机(2)压缩后流向所述蒸发器(12),经冷冻室降温后流出至蒸发器(12)设置在所述制冷箱(4)内,所述波纹管(6)设置在喷头与冷冻室(9)之间,波纹管(6)上端和喷头连接,下端连接冷冻室(9),且波纹管(6)与冷冻室(9)连通构成密封腔体。

3.如权利要求1所述的一种具有可控冷冻固型功能的多喷头食品3d打印装置,其特征在于,所述制冷剂(8)的管道上设有膨胀阀(11)和降压器,所述膨胀阀(11)内设有挡板,该挡板用于降低管道内的环境压强。

4.如权利要求1所述的一种具有可控冷冻固型功能的多喷头食品3d打印装置,其特征在于,所述制冷剂(8)的管道入口处设有电磁阀(3),用于降低喷头的温度。

5.如权利要求1所述的一种具有可控冷冻固型功能的多喷头食品3d打印装置,其特征在于,所述驱动机构包括主动轮(20)、从动轮(14)和轴承(16),所述轴承(16)的下方设有螺母,外壳体(13)通过螺钉与螺母(15)连接。

6.如权利要求1所述的一种具有可控冷冻固型功能的多喷头食品3d打印装置,其特征在于,所述外壳体(13)的上部与料筒(17)相连通,且二者相接处通过密封圈(21)密封。

7.如权利要求1所述的一种具有可控冷冻固型功能的多喷头食品3d打印装置,其特征在于,所述料筒(17)、外壳体(13)的上部、输料管(22)和喷嘴(7)相连通呈密封腔体。

8.如权利要求1所述的一种具有可控冷冻固型功能的多喷头食品3d打印装置,其特征在于,所述轴承(16)固定在冷凝器(5)的下方。


技术总结
一种具有可控冷冻固型功能的多喷头食品3D打印装置,包括用于固化食品的控冷机构和安装在3D打印机喷头内的旋转机构,所述控冷机构包括冷凝器,所述冷凝器环绕在3D打印机的料筒外周,制冷剂经冷凝器液化放热使得喷头温度升高;所述旋转机构包括外壳体和驱动机构,所述驱动机构驱动外壳体旋转,外壳体内设有多个输料管,多个所述输料管的一端相连接且开口与料筒底部开口转动连接,其另一端与喷嘴连通。本发明通过改变制冷剂压强的方式实现了冷冻室的冷却温度的控制,解决了蛋白质,活性酶等食品材料的固型问题;在喷头内设置旋转机构,通过电机驱动材料经喷嘴旋转流出,与控冷机构相配合,使得打印出来的材料快速成型。

技术研发人员:王军华,曹浩,路妍,段续,刘丽莉,颉潭成,彭建军,任广跃,刘文超
受保护的技术使用者:河南科技大学
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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