بررسی متغیرهای فرآیندی در چاپ سه بعدی شکلات

فناوری ساخت افزایشی به روش سرنگی یکی از روش‌های شکل‌دهی قطعات است که به دلیل طراحی و زمان کم تولید توجه بسیاری از صنعتگران و محققان را جلب کرده است. در این روش مواد مختلف از قبیل پلیمری، غذایی، فلزی و ... توسط یک سرنگ که توسط مکانیزم سی ان سی کنترل می‌شود، به صورت رشته‌هایی نازک در کنار هم قرار می‌گیرند تا مقطعی از قطعه ساخته شود. با تکرار این فرآیند برای لایه‌های بعدی، قطعه نهایی ساخته می‌شود. در این پروژه سعی بر این بوده تا قطعات شکلات به شکل‌های دلخواه با این فناوری ساخته شود. برای این منظور از زیرساخت یک چاپگر سه بعدی تجاری که به یک کلگی سرنگی طراحی شده‌ی خاص با دمای قابل تنظیم مجهز شده بود، استفاده شد. آزمون dsc نشان داد که محدوده دمایی مناسب برای ذوب شکلات،°c3240 است. آزمون ریولوژی نشان داد که با افزایش دما، گرانروی شکلات کاهش می‌یابد و افزایش گرانروی منجر به بیشتر اکسترود شدن شکلات شده، وضوح شکل چاپ شده را کم می‌کند. از طرف دیگر پارامترهای فرآیندی نظیر ارتفاع نازل از صفحه چاپ، قطر نازل، قطر فیلامنت و دمای صفحه ساخت نیز بر وضوح چاپ موثر است. در این تحقیق قطرهای مختلف تنظیمی نازل در نرم‌افزار چاپmm 98/1، 2 و 3 در دماهای مختلف مورد بررسی قرار گرفت و در نهایت شرایطی که در آن دقت چاپ مطلوب است تعیین شد که عبارتند از دمای °c32، ارتفاع برابر با قطر، قطر نازل تنظیمی mm 98/1 و دمای صفحه ساخت کمتر از °c10.

Investigation of process variables in 3D printing of chocolate

Research subject: Combined additive manufacturing (AM) and syringe deposition as a process method for complex parts manufacturing, attracted the attention of many industry and research communities due to its ability to shorten design to production cycle. In this method, various materials such as polymers, food pastes, etc. are deposited in layers by a CNC controlled syringe, gradually outlining the shape of the part.Research approach: The aim of this research was shaping chocolate parts by AM technology. For this purpose, a commercial 3D printer equipped with a specially designed syringe head with temperature control was used. Main results:DSC test indicated that the proper temperature for tempering of the chocolate is between 32 and 40 oC. The rheology test indicated that by increasing the temperature, the chocolate viscosity was decreased and leaded to more flow rate of the extruded chocolate and thus reduced the shape resolution. On the other hand, the process parameters such as the nozzle height from the printing plate, the nozzle diameter, the software input diameter setting and the temperature of the build plate also affect the print resolution. So, different input diameters were examined at various temperatures and optimum conditions for the best printed part resolution were obtained as follow: nozzle temperature of 32 oC, printing height equal to nozzle diameter, software input diameters of 1.98 mm and plate temperature of less than 10 oC Based on the optimum condition, complex shape of chocolate object were 3D printed.