食品3D打印机切片软件参数设置研究

3D打印食品及其相关硬件、软件和材料的发展潜力十分巨大，使得来自中国和澳大利亚的研究人员能够进一步了解该技术的优点以及3D设计过程中切片方法等更具体的功能。作者郭超凡、张敏和邦达里在最近发表的论文《食品3D打印过程中的模型构建与切片》综述中概述了他们的相关工作。

虽然人们非常关注通过3D打印机制作食品的方法，但很少讨论复杂的设计和设置。作者致力于关注3D打印机需求、切片设置、技术和优化流程。

随着时间的推移，必要的硬件已经可用并得到改进，已经证明可以生产3D打印食品，也可以“根据需要进行修剪、烹饪或烘焙”。作者指出，目前仍存在一些挑战，在结构稳定性、配料性能、后处理方法以及由此产生的打印品变形问题等。以下需要打印的参数至关重要：

·打印高度

·打印速度

·喷嘴直径

·喷嘴移动速率

·层厚

·温度

整个过程从一个设计开始，不仅应该是一个功能和稳定的设计，它应该取悦消费者并满足他们的不同需求。作者指出，虽然基于CAD的模型构建对那些有丰富经验的人非常有用，但大多数用户和设计师在使用模板或扫描对象时都会受益。预先建立的模型在以前的研究中也有很大的帮助，例如柠檬汁凝胶打印物的制作。

军方已经将3D打印应用于许多不同的用途，而食物就是其中之一，因为可以定制食物，以更小、更轻的形式制作，并且易于储存。然而，这些设计必须结构良好，并包含高百分比的填充物。

研究人员说：“此外，结合超声波凝聚，3D打印物体的粒子可以通过发射超声波融合在一起。”

美国国家航空航天局也继续在食品领域进行3D打印试验，但面临的挑战是：目前的食品系统无法满足长期任务的保质期和营养需求。基于添加剂制造的航天器上的“打印”机器可以打印各种食品几何图形，从宇航员的食品成分到重组食品。这些重组食品可以通过设计形状或常规食品的扫描模型制成，这将有助于减少长期太空作业的无聊。

柠檬汁凝胶印物图片。（a）–（d）是具有不同喷嘴直径（a=0.5 mm，b=1.0 mm，c=1.5 mm，d=2.0 mm）的气缸。（e）–（i）是以24 mm3/s挤压速率、30 mm/s喷嘴移动速度和1.0 mm喷嘴直径（E.Anchor、F.Gecko、C.Snowslake、D.Ring、E.Tetrahedron）打印的产品（Yang等人2018）

宇航员长期任务中更好的3D食物打印的持续研究导致了复杂结构的发展，然而，设计的目的是模仿骨骼和心脏肌肉用富含蛋白质的墨水打印。3D打印技术也被证明对教育有帮助，因为孩子们喜欢制作食物，同时掌握STEM学习的不同方面。

虽然我们中的许多人在烤蛋糕或做美食佳肴时都有最好的意图，但我们并不总能掌握或有能力用食物做出复杂的努力。通过3D打印，用户（以及餐馆）可以创建定制的复杂形状，但精度取决于打印机：

尽管从理论上讲，3D食品打印技术已经出现了一段时间，但直到2016年，世界上第一家3D食品打印餐厅由伦敦的食品公司建立。2018年9月，ByFlow首席厨师兼大使Jan Smink在Walwiga开了一家新餐厅，将3D打印美食带入我们的视野。研究人员表示，采用3D打印技术制作的菜肴可以为客人创造一种特殊的体验，其艺术外观由完全设计的模型制成。

切片软件的重要性有很多原因，但主要是在将.stl文件转换为g代码时。初学者可能正在使用预先设置的切片软件，而更高级的用户可以设置所有参数，在某些情况下甚至可以帮助修复。

Jan Smink制作的3D打印碟照片。（a）芹菜榛子酱，（b）贝伦哈普2.0咖喱酱，（c）3D打印机奶油干酪。

除了模型设计、3D打印机和打印材料优化外，切片软件也是实现优化打印效果的另一个关键因素。切片软件是路线规划和计算3D模型和3D打印机之间部分的中间驱动程序。换句话说，切片软件是一种工具，可以将数字模型转换为实体模型。

使用双喷嘴3D打印机打印样本。方法A：创建两个预先设计的单独的3D标准三角形语言（STL）模型，在犀牛程序中共享相同的坐标。然后将两个STL文件合并为一个多材料文件，并将每个文件分配给一个挤出机（一个材料）。方法B：创建一个三维STL模型，将其分为“填充部分”和“周长部分”，然后将每个部分分配给一个挤出机（一个材料）。方法B中的照片是在印刷过程的开始、中间和结束阶段从左到右拍摄的（Liu等人，2018c）。

总的来说，虽然研究人员注意到开发人员多年来所取得的巨大创新和进步，但他们建议更多地关注3D打印食品模型的开发，尤其是模型构建和切片软件。这应该从进一步研究喜欢这项技术的消费者开始，同时开发用于3D打印食品的特定切片技术，并更广泛地使用数值分析。

虽然3D打印提供了广泛的工业用途，有可能永远改变我们制造物体、原型和零件的方式，但这项技术也有许多有趣的方面，而且每个人都喜欢检查食品面上发生了什么，尤其是在吃饭时间附近！多年来，工程师和设计师给我们带来了不同的挤压食物的方法，从3D打印的牛排或鸡肉到精美的薄煎饼，甚至是航空食品的概念，或是在疗养院为吞咽困难（吞咽困难）患者制作的膳食。

来源：创想三维