[发明专利]打印3D食物的方法及其设备

权利要求书

1.一种3D食物打印设备，其特征在于：它由3D打印机和送料装置组成；所述送料装置包括智能控制及显示模块（1）、温度传感器（2）、加热器（3）、容器（4）、外壳（5）、PP管（6）、容器盖（7）、第一硅胶管（8）、可调速微型泵（9）、第二硅胶管（10）；所述3D打印机包括打印喷头（11）；所述PP管（6）的一端伸入容器（4）底部，另一端穿过容器盖（7）与所述第一硅胶管（8）的一端相接，所述第一硅胶管（8）的另一端连接所述可调速微型泵（9）的输入端；所述可调速微型泵（9）的输出端通过第二硅胶管（10）与3D打印机的打印喷头（11）连接；所述加热器（3）、温度传感器（2）、可调速微型泵（9）均与智能控制及显示模块（1）电连接。

2.根据权利要求1所述的3D食物打印设备，其特征在于：所述PP管（6）为食品级的耐热、硬质PP管。

3.根据权利要求1所述的3D食物打印设备，其特征在于：所述加热器（3）由环绕容器（4）的电热丝加热。

4.根据权利要求1或3所述的3D食物打印设备，其特征在于：所述容器（4）为食品级材料制成的耐热容器。

5.根据权利要求1所述的3D食物打印设备，其特征在于：所述打印喷头（11）上设有冷却风扇（12）。

6.根据权利要求1所述的3D食物打印设备，其特征在于：所述智能控制及显示模块（1）为包括温度设定电路模块、流量设定电路模块、温度和流量显示屏。

7.一种利用权力要求1所述的3D食物打印设备打印3D食物的方法：

1）计算机控制3D打印机按照设定的打印速度V实现X、Y轴和Z轴的2.5轴联动打印：开始时Z轴处于初始位置，计算机根据目标图形进行切片运算后，控制3D打印机实现X、Y轴联动逐层打印，此时的打印速度V为X、Y轴移动的切向速度；当一层打印完成后，Z轴向下移动一个固定值Z₀，此时的打印速度V为Z轴的移动速度，再进行X、Y轴联动打印下一层；重复上述过程，即可以实现三维图形的3D打印；

2）计算机控制智能控制及显示模块（1）实现温度梯度的智能控制：智能控制及显示模块（1）可以调整和控制食物原料的融化温度T₁，该温度保证融化的食物原料的粘度既适合可调速微型泵（9）的供料工作，又能保证融化的食物原料能够打印成型；计算机根据环境温度T₀，控制冷却风扇（12）的转速，由冷却风扇导致的温度差为T₂；可调速微型泵（9）供料过程引起的温度差为T₃；融化的食物原料成型温度T= T₁- T₂- T₃，其中T₂、T₃分别为T₀的函数；

3）计算机控制智能控制及显示模块（1）实现食物原料打印流量的智能控制：智能控制及显示模块（1）根据计算机设定的打印速度V（单位：mm/s），控制可调速微型泵（9）的供料流量L（单位：ml/min），保证3D打印机的打印速度V与可调速微型泵（9）的供料流量L相匹配，设打印喷头（11）的内径为D（单位：mm），则有L=15pD²V×10^-3；

4）将食物原料放入容器（4）中，在智能控制及显示模块（1）中设定加热温度T₁继而通过加热器（3）加热，根据不同的食物原料设定适宜的加热及保温温度T₁；待食物原料完全融化后，对食物原料进行保温控制；

5）3D打印时，在计算机上设定打印速度V和可调速微型泵（9）的流量L，并通过I/O接口输出信号给智能控制及显示模块（1），启动可调速微型泵（9）将容器中融化的食物原料输送至打印机喷头处供3D打印机打印3D食物。

8.根据权利要求7所述的打印3D食物的方法，其特征在于：所述的食物原料为巧克力，糖果，奶油。