基于螺杆连续挤出机构的巧克力3D打印机结构设计开题报告

 2020-02-10 10:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

1.1研究目的及意义

三维打印(Three-Dimensional#58853;Printing,简称3D打印)的概念发源自19世纪后期。又称之为增材制造。20世纪80年代,数字技术得到了迅猛发展,3D打印这项曾经的设想由此得以实现。目前3D打印技术得到了快速发展,也受到了全球各国的重视。其主要技术按原埋分类有:溶融沉积3维打印(FDM)、立体光固化成型(SLA)、选择性激光烧结(SLS)、层叠制造法(LOM)等W。相较于传统的制造手段,3D打印的特点有:加工时间短、加工精度高、加工过程无污染、在室内较为方便等。此外,3D打印技术无论在设备价格、可供加工的材料种类、运行和维护的成本、设备体积等方面也具有明显的优势。随着 3D 打印技术的发展,3D 打印技术已广泛应用到医疗、工艺品、教育、服饰、航空、模具、食品等领域,表现出了强大的制造能力及应用价值。

食品 3D 打印从兴起到现在,打印技术越来越趋于成熟。各种食品 3D 打印方式应运而生,能满足不同的打印需求,为食品加工行业带来了新的发展机遇。而巧克力 3D 打印是一个具有代表性的技术,但目前巧克力 3D 打印技术与其他三维打印技术相比,还有一些问题有待解决,

(1)现有的大部分巧克力3D打印机的挤出方式为注射器式挤出原理,这就严重限制了可打印的模型大小,而采用气压式挤出原理的巧克力3D打印机,对于挤出速率的控制较差,而采用螺杆挤出的方式,则没有对于可打印模型的大小限制及挤出速率难以控制的问题。

(2)巧克力材料对温度非常敏感,熔融的巧克力属于非牛顿流体中的假塑性流体,其粘度会随着剪切速率的增加而减小。不仅如此,其粘度也会随着温度的变化而变化,在巧克力 3D 打印中,剪切速率一般不变,所以巧克力的粘度主要受温度影响,也就是巧克力的流动性主要受温度影响,进而决定了巧克力材料是否能顺利挤出和层层堆积。温度过高,巧克力材料的粘度过小、流动性过大,打印时难以快速凝固层层堆积;温度过低,巧克力材料的粘度过大、流动性过小,打印时难以顺利挤出,所以在打印过程中需要寻找最佳粘度、流动性以及相对应的最佳温度。这就是巧克力 3D 打印研究的关键问题。

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