食品3D打印機切片軟件參數設置研究

魔猴君  行業資訊   1963天前

3D打印食品及其相關硬件、軟件和材料的發展潛力十分巨大，使得來自中國和澳大利亞的研究人員能夠進一步了解該技術的優點以及3D設計過程中切片方法等更具體的功能。作者郭超凡、張敏和邦達里在最近發表的論文《食品3D打印過程中的模型構建與切片》綜述中概述了他們的相關工作。

雖然人們非常關注通過3D打印機制作食品的方法，但很少討論復雜的設計和設置。作者致力于關注3D打印機需求、切片設置、技術和優化流程。

隨著時間的推移，必要的硬件已經可用并得到改進，已經證明可以生產3D打印食品，也可以“根據需要進行修剪、烹飪或烘焙”。作者指出，目前仍存在一些挑戰，在結構穩定性、配料性能、后處理方法以及由此產生的打印品變形問題等。以下需要打印的參數至關重要：

·打印高度

·打印速度

·噴嘴直徑

·噴嘴移動速率

·層厚

·溫度

整個過程從一個設計開始，不僅應該是一個功能和穩定的設計，它應該取悅消費者并滿足他們的不同需求。作者指出，雖然基于CAD的模型構建對那些有豐富經驗的人非常有用，但大多數用戶和設計師在使用模板或掃描對象時都會受益。預先建立的模型在以前的研究中也有很大的幫助，例如檸檬汁凝膠打印物的制作。

軍方已經將3D打印應用于許多不同的用途，而食物就是其中之一，因為可以定制食物，以更小、更輕的形式制作，并且易于儲存。然而，這些設計必須結構良好，并包含高百分比的填充物。

研究人員說：“此外，結合超聲波凝聚，3D打印物體的粒子可以通過發射超聲波融合在一起?！?/span>

美國國家航空航天局也繼續在食品領域進行3D打印試驗，但面臨的挑戰是：目前的食品系統無法滿足長期任務的保質期和營養需求?；谔砑觿┲圃斓暮教炱魃系摹按蛴　睓C器可以打印各種食品幾何圖形，從宇航員的食品成分到重組食品。這些重組食品可以通過設計形狀或常規食品的掃描模型制成，這將有助于減少長期太空作業的無聊。

檸檬汁凝膠印物圖片。（a）–（d）是具有不同噴嘴直徑（a=0.5 mm，b=1.0 mm，c=1.5 mm，d=2.0 mm）的氣缸。（e）–（i）是以24 mm3/s擠壓速率、30 mm/s噴嘴移動速度和1.0 mm噴嘴直徑（E.Anchor、F.Gecko、C.Snowslake、D.Ring、E.Tetrahedron）打印的產品（Yang等人2018）

宇航員長期任務中更好的3D食物打印的持續研究導致了復雜結構的發展，然而，設計的目的是模仿骨骼和心臟肌肉用富含蛋白質的墨水打印。3D打印技術也被證明對教育有幫助，因為孩子們喜歡制作食物，同時掌握STEM學習的不同方面。

雖然我們中的許多人在烤蛋糕或做美食佳肴時都有最好的意圖，但我們并不總能掌握或有能力用食物做出復雜的努力。通過3D打印，用戶（以及餐館）可以創建定制的復雜形狀，但精度取決于打印機：

盡管從理論上講，3D食品打印技術已經出現了一段時間，但直到2016年，世界上第一家3D食品打印餐廳由倫敦的食品公司建立。2018年9月，ByFlow首席廚師兼大使Jan Smink在Walwiga開了一家新餐廳，將3D打印美食帶入我們的視野。研究人員表示，采用3D打印技術制作的菜肴可以為客人創造一種特殊的體驗，其藝術外觀由完全設計的模型制成。

切片軟件的重要性有很多原因，但主要是在將.stl文件轉換為g代碼時。初學者可能正在使用預先設置的切片軟件，而更高級的用戶可以設置所有參數，在某些情況下甚至可以幫助修復。

Jan Smink制作的3D打印碟照片。（a）芹菜榛子醬，（b）貝倫哈普2.0咖喱醬，（c）3D打印機奶油干酪。

除了模型設計、3D打印機和打印材料優化外，切片軟件也是實現優化打印效果的另一個關鍵因素。切片軟件是路線規劃和計算3D模型和3D打印機之間部分的中間驅動程序。換句話說，切片軟件是一種工具，可以將數字模型轉換為實體模型。

使用雙噴嘴3D打印機打印樣本。方法A：創建兩個預先設計的單獨的3D標準三角形語言（STL）模型，在犀牛程序中共享相同的坐標。然后將兩個STL文件合并為一個多材料文件，并將每個文件分配給一個擠出機（一個材料）。方法B：創建一個三維STL模型，將其分為“填充部分”和“周長部分”，然后將每個部分分配給一個擠出機（一個材料）。方法B中的照片是在印刷過程的開始、中間和結束階段從左到右拍攝的（Liu等人，2018c）。

總的來說，雖然研究人員注意到開發人員多年來所取得的巨大創新和進步，但他們建議更多地關注3D打印食品模型的開發，尤其是模型構建和切片軟件。這應該從進一步研究喜歡這項技術的消費者開始，同時開發用于3D打印食品的特定切片技術，并更廣泛地使用數值分析。

雖然3D打印提供了廣泛的工業用途，有可能永遠改變我們制造物體、原型和零件的方式，但這項技術也有許多有趣的方面，而且每個人都喜歡檢查食品面上發生了什么，尤其是在吃飯時間附近！多年來，工程師和設計師給我們帶來了不同的擠壓食物的方法，從3D打印的牛排或雞肉到精美的薄煎餅，甚至是航空食品的概念，或是在療養院為吞咽困難（吞咽困難）患者制作的膳食。

來源：中國3D打印網