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研究生:高揚奕
研究生(外文):Yang-Yi Kao
論文名稱:食品材料3D列印筆原型機之開發及材料容器之改良
論文名稱(外文):Development of Food Material 3D Printing Pen and Improve on Material Container
指導教授:汪家昌張合
口試委員:卓清松鍾清枝汪家昌張合
口試日期:2016-07-26
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:機電整合研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2016
畢業學年度:104
語文別:中文
中文關鍵詞:積層製造、食品材料、伸縮式容器、3D列印筆
外文關鍵詞:Additive ManufacturingFood MaterialTelescopic container3D Printing Pen
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近幾年基層製造技術盛行,目前已在某些領域獲得廣泛的使用,對於某些產業需求而言,捨棄傳統的減法製造而改用加法製造甚至提供了更高的效率且降低了成本。而在越來越多的公司投入之下,應用面也越來越廣泛,其中更包含了列印食品材料。為了讓更多人接觸積層製造技術,本研究以食品材料為出發點結合了食品材料3D列印機以及三維列印筆開發出了新型的食品材料3D列印筆,使用者可以手動方式依想法操作本設備繪製出所需的圖案或形狀;並針對現有大多數食品材料機台所採用的針筒活塞式材料容器做出改良,開發出伸縮式矽膠材料容器。本研究開發出的機台已經能夠列印多種食品材料,如麵糊、巧克力、奶油及美乃滋...等,而新型伸縮式矽膠材料容器與舊材料容器在相同條件下相比容積多出35%且本研究開發之設備與材料容器搭配使用可讓使用者在操作完畢後無需進行清潔。
In recent years, owing to Additive Manufacturing Technology advances, it is widely used in the field. (It’s prevailing in the field.) As far as the market concerned, it could giving up the conventional subtractive manufacturing, we took additive manufacturing method and even provided with higher efficiency and reduced the cost. More and more companies participated, and as more and more fields could be commercial used. This application included printing ingredients of food.To introduce Additive Manufacturing Technology to more people, a 3D printing pen for food material was developed in this thesis. The 3D printing pen for food material combined the 3D printing machine for food material with 3D printing pen, the user could operate and control it to draw the pattern with their mind; otherwise, this study improved the present container which was syringe piston and used by mostly machines to the utility container which was compressed and made up of silica gel.The machine could print many materials, such as paste, chocolate, butter and mayonnaise…etc. In comparison with the utility container and the present container in the same condition, the utility container increased 35% volume.
摘 要 i
ABSTRACT ii
誌 謝 iv
目 錄 v
表目錄 viii
圖目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究背景與目的 2
1.3 論文架構 2
第二章 文獻回顧 4
2.1 積層製造技術簡介 4
2.2 積層製造技術分類 5
2.2.1 光聚合固化技術-VP(Vat Photopolymerization) 5
2.2.2 材料噴塗成型技術-MJ(Material Jetting) 5
2.2.3 黏著劑噴塗成型技術-BJ(Binder Jetting) 6
2.2.4 材料擠製成型技術-ME(Material Extrusion) 6
2.2.5 粉體熔化成型技術-PBF(Powder Bed Fusion) 6
2.2.6 疊層製造成型技術-SL(Sheet Lamination) 7
2.2.7 指向性能量沉積技術-DED(Directed Energy Deposition) 7
2.2.8 形狀沉積製造相關技術 7
2.3 材料擠製成型技術簡介 8
2.4 食品列印技術簡介 9
2.5 食品列印機台簡介 12
2.5.1 食物列印機 12
2.5.2 巧克力列印機 13
2.5.3 PancakeBot 13
2.5.4 FOODFORM3D 14
2.5.5 BOCUSINI 16
2.5.6 Chef Jet 16
2.5.7 材料擠製技術之食品3D列印機 19
2.6 3D列印筆 20
2.6.1 材料擠製成型技術3D列印筆 20
2.6.2 光固化成型技術3D列印筆 21
2.7 文獻之總結 21
第三章 3D列印設備之製作 23
3.1 3D列印設備之設計流程圖 23
3.2 3D列印設備之設計限制 25
3.3 3D列印設備之設計構思 25
3.3.1 進料機構設計探討 25
3.3.2 手持部分設計探討 26
3.3.3 筆體部分設計探討 27
3.3.4 換料機構設計探討 27
3.4 電腦3D模型建立 27
3.4.1 手持部分及換料機構 27
3.4.2 筆體部分及進料機構 30
3.4.3 整體組合圖 32
3.5 設備之實體製作 33
3.5.1 標準零件之規格 33
3.5.2 零組件列印 38
3.5.3 實體組裝 40
第四章 伸縮式容器之製作 42
4.1 伸縮式容器之設計流程圖 42
4.2 伸縮式容器之設計限制 45
4.3 伸縮式容器之設計構思 45
4.4 模具之電腦3D模型建立 45
4.5 伸縮式容器模具之製作 46
4.6 灌製矽膠 48
4.7 更改模具設計與灌製矽膠 49
第五章 實驗結果與討論 61
5.1 伸縮式容器與設備搭配使用之介紹 61
5.1.1 安裝料管 61
5.1.2 更換料管 62
5.2 新型材料容器與舊款之比較 63
5.3 測量出料穩定性 67
5.4 實際列印成品 69
第六章 結論與未來展望 74
6.1 結論 74
6.2 未來展望 74
參考文獻 76
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19.台灣三住股份有限公司,FA工廠自動化用機械標準零件,臺灣:台灣三住股份有限公司,2014,第233頁。
20.台灣三住股份有限公司,FA工廠自動化用機械標準零件,臺灣:台灣三住股份有限公司,2014,第1018頁。
21.台灣三住股份有限公司,FA工廠自動化用機械標準零件,臺灣:台灣三住股份有限公司,2014,第1046頁。
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