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    3D食品打印機械和建模軟件簡介

     3D食品打印機械設備的研究進展

            世界上第一臺3D食品打印機是由西班牙創業公司Natural Machines研制的,名為Foodini。內設5個所謂“墨盒”用來存儲碳水化合物、蛋白質和其他營養物質制成的食材,就如同普通的打印機裝有不同顏色的墨盒一樣,但是Foodini并不能讓烹飪過程完全實現自動化,也不能烹制食品。不過,由于采用一個加熱組件,它可能讓食品保溫。食品打印機還需不斷完善。

            2011年美國紐約康奈爾大學開發出專門用于制造食物的3D注射型打印設備,原料主要是液態食物,可以逐點逐層打印出可口的飯菜。同年,英國?巳卮髮W研究人員制作出世界首臺以巧克力為原料的3D打印機,可以用來打造屬于自己的個性巧克力,此打印機經過技術改進[20]。于2012年進入市場,它是以巧克力漿作為墨汁來進行打印,還具有保溫和冷卻系統。

            2014年,德國公司Biozoon研發出一款食物3D打印機,用來為老年人制作美味可口又易于吞咽的食品,其中的食品級凝結劑能夠讓逐層形成的食物融合為一個整體,確保打印出來的食物形狀完整并且精美。同年,美國的Serizawa等也開發了一個3D食用膠打印機來為不能吞咽食物的老人打印柔軟的食品。2014年5月,郝亮開發出第二代巧克力3D打印機Choc Creator 2.0,作為升級版本,新一代的3D巧克力打印機以融化的巧克力為“油墨”,能夠快速精確地打印出客戶定制的圖案或模型,比如一只蝴蝶圖案的巧克力,打印只需5 min。

    3D食品打印技術軟件的概述
    3D建模軟件

            3D打印的前提是打印模型的建立,這就需要一款能夠應用于打印設備的建模軟件。隨著技術的發展,現在可以繪制3D圖形的軟件有很多,但目前3D打印設備僅識別STL格式的文件。能夠生成該文件的3D建模軟件大致分為兩種類型,一種主要用于藝術創作設計,另一種則主要應用于工業設計。

    藝術創作設計類
            藝術設計類軟件可以通過調整點、線、面等進行細微的勾勒,非常圓潤的進行過渡,能完美地展現出物體,適合設計復雜的工藝結構圖形。建模的軟件主要包括MAYA,3D MAX,Modo和Zbrush。MAYA和3DMAX功能超級強大,被廣泛地應用于電視行業以及娛樂行業中;Modo是一款具備許多高級技術的綜合性3D軟件,內部設置有多個3D建模板塊;Zbrush的優勢是筆刷雕刻建模,通常對人物角色的細微的雕琢多使用Zbrush。

    工業設計類
            工業設計類軟件能夠實現對物體的參數化建模,通過參數的設計,直接生成3D模型。建模軟件主要包括:Skech Up,Solid Works, PROE和UG。Sketch Up是Google的一個免費交互式的3D模型程序,不僅適合高級用戶,也適合初學者,比起CAD程序更為直觀簡便;Solid Works具有功能強大、易學易用和技術創新三大特點;UG可以滿足用戶虛擬產品設計和工藝設計的需求,提供經過實踐驗證的解決方案,在產品設計上擁有強大的參數化設計和直接建模設計的能力,很適合做個性化產品的設計;PROE比UG功能略弱一些,在繪制精度方面往往不如UG。

    3D掃描技術

            通常使用測量工具得到的產品尺寸,存在這較大的測量誤差,往往不能滿足建模精度。在一些情況下,甚至無法通過測量工具直接獲得物體的尺寸。因此,在3D打印過程中測量數據通常由3D掃描技術來完成。3D掃描技術是利用三維掃描儀,用來偵測并分析物體及環境的形狀、構造與外觀數據。采集的數據信息用于三維模型重塑計算,從而構建虛擬的數字模型?梢詫3D食品打印技術和3D掃描技術相結合,制作出更加具有特色的新產品,例如,可以掃描并打印出帶有新郎、新娘頭像的糖果、巧克力等禮品用以贈送親友。
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