随着生活水平的提高,人们对日常消费食品的品质、口味和多样性需求日益增长。食品行业正在经历一次重大的变革,人们对其要求也逐渐转向个性化定制。而3D打印技术正是实现食品个性化定制的关键所在。相较于其他食品加工技术,食品3D打印技术加工精美、过程更加具有趣味性和智能化。同时,可以根据每个人的身体情况和喜好定制食品,受到人们的喜爱。3D打印技术属于增材制造,在原材料方面考虑更加节约环保。本文将食品3D打印技术搭载新能源移动餐车,将这两项前沿技术进行无缝对接,提出一种新型食品3D打印机—车载食品3D打印机,对此进行关键技术的研究分析与优化,为实现可移动式私人定制食品创造了可能,能够实现可移动式食品个性化定制,填补了这一领域的空白。文章具体的研究工作如下:1.设计改进了一套适合车载的食品3D打印的内部系统结构。对当今国内外的3D打印机机械运动装置进行分析与改进,设计喷头三轴运动装置,以及Z轴滚珠丝杠传动与XY两轴同步带传动。基于食品这种特殊材料和需要满足车载的特殊条件下设计一种3D打印方式。选取一种满足食品3D打印和车载装置的喷头挤出装置—活塞挤出。参考数控机床的自动换刀装置的理念,设计了自动转换喷头的装置,能够做到不同材料混合3D打印,制作出更加精美的模型。优化了食品3D打印机内部基本结构,使打印更加便捷、迅速。2.分析了巧克力的成型条件,确定巧克力的熔点温度在31℃和加热的温度为35℃能够保证其融化。同时考虑到巧克力的起霜温度条件,确定了巧克力的最佳成型温度8℃-16℃。利用Solidworks、Ansys Fluent软件模拟仿真了喷头部分和3D打印机成型室温度场,基于半导体制冷技术,构造出了巧克力3D打印的最佳成型条件,最终得到了加热环5W有效加热功率和2个半导体制冷片12W有效制冷功率。利用Workbench软件对打印机成型室模型作了变形量和应力计算,为食品3D打印机的研制与开发提供了理论基础。3.分析了食品材料的特性以及出丝理论模型,进行巧克力3D打印实验,根据实验分析了喷头的运动速度、喷嘴的直径、喷头温度对打印模型的影响,从而确定了适合巧克力材料3D打印的最佳参数:V=20mm/s;d=1.5mm;喷头温度影响不大。结合实验分析食品材料的挂流问题,根据拟合成的图像得到:当活塞回吸距离为0.6mm左右时,巧克力食材恰好不会出现挂流情况。根据仿真模拟结果进行实验验证,打印出的模型能够验证模拟的正确性。对曲奇饼干进行配方调制和3D打印,对打印结果进行精度分析:边长误差率为5.64%;高度误差率为3.33%;角度误差率为5.33%。最后3D打印了一个混合食材模型—麻将“红中”,验证了打印机可以进行食品材料混合打印。4.最后对食品3D打印机的载体—太阳能新能源移动餐车进行相关概念性设计与总述。餐车的设计理念是在保证餐车的正常运行的基础上,保障在贩卖时,车内食品3D打印机等炊具能够正常工作。通过对餐车工作原理分析,基于几种不同的餐车工作状态,参考人们喜爱的食品类型,制定其食品制作的功能,包括食品3D打印区以及其他制作区。将光伏板展开状态情况设计为遮阳棚,发电系统选用分布式离网发电系统。最后对新能源餐车整车控制系统进行设计与分析。为从今后车载用电器的研究提供思路。