3D Schokoladendrucker eigenentwicklung

 Hier entsteht die Seite zu unserer 3D Schokoladendrucker Eigenentwicklung

 


Der 3D Schokoladendrucker ist prinzipiell genau das selbe wie ein jeder anderer unserer 3D-Drucker, mit dem einen Unterschied, dass er anstatt Kunststoffe eben Schokolade extrudiert.

 Die Große Kunst hierbei ist die genaue Temperierung der Schokolade, deren Dosierung und das Abkühlen am Ende, denn die Schokolade soll ja auch am Ende qualitativ hochwertig sein.


Hier mal eine grobe Skizze zum Aufbau des Druckers:


Als Grundmodell dient uns hierfür ein RepRap.

Um genau zu sein, ein Orca v0.2

Hier ist dieser noch im Originalzustand!


Erste Vorstellung in der Öffentlichkeit zur Hobby&Elektronik 2012

An der Hobby&Elektronik 2012 konnten wir den Schokoladendrucker endlich zum ersten mal in der Öffentlichkeit präsentieren!

Hierbei handelte es sich jedoch noch um eine Umbauphase des Druckers.

Am Ende der Messezeit war es dann endlich soweit, dass der Drucker zum ersten male Schokolade durch sein System pumpen durfte und am Ende ein Brötchen mit Schokolade überzogen hat!

Hier kann man eindeutig den Aufbau sehen!

Um den Drucker herum ist ein Gehäuse aus Plexiglas, um ein abgeschottetes Klimafeld zu erzeugen.

Neben dem Drucker steht ein Topf auf einer speziell geregelten Heizplatte.

Das Netzteil in der Front ist nur zur Versorgung der Klimaeinheiten.

Dahinter ist der Steuerschrank für die Klimatisierung des Druckerumfeldes und zur Temperaturregelung des Heizkessels.

Was man nicht sehen kann ist, die Verschlauchung und die dazugehörige Schlauchheizung. Genauso wenig hat man auf diesem Bild gerade Sicht auf die Pumpe.


Es versteht sich, dass das eigentliche Hotend nicht mehr wirklich zu dem Projekt passt.

Zum einen, da der Werkstoff aus Lebensmitteltechnischen Gründen nicht der richtige wäre!

Zum anderen, weil die Extrudierdüse zu fein wäre.

Und es würde noch der Anschluss für einen Schlauch fehlen.

Deswegen entwickelte man einfach schnell das eigentliche Hotend um!

Und so wurde aus diesem Originalen:

Kurzerhand der Sonderbau für Schokolade:


Wichtig bei Verarbeitung von Schokolade ist die Temperierung

Damit die Temperatur konstant bleibt und nicht unerwartet während dem Transport wieder abfällt, kamen wir auf die Idee punktuelle Heizungen im Schlauchsystem zu installieren.

Hierfür haben wir eine Gewindestange genommen, diese in 6 cm lange Elemente geschnitten und eine Kernbohrung in Größe des Schlauchdurchmessers vorgenommen.

Um die Gewindestange ist nun ein Widerstandsdraht gewickelt und mit Kaptonband fixiert.

Zur Messung der Temperatur verwenden wir hier 100k NTC Widerstände.

Zu jeder Heizung kommt ein eigener Temperaturwiderstand!!!

(In diesem Versuchsaufbau habe wir die Gewindestange durch ein Messingrohr ersetzt um die unterschiedliche Eignungen zu erproben)

Und hier die dazugehörige Steuereinheit:

Diese beinhaltet die Anschlüsse für die Temperatursensoren und die Leistungstransistoren für die  Heizelemente. Für die Auswertung der Sensoren und die Steuerung der Heizungen wird hierbei ein Arduino verwendet.

 


Kühlanlage

Versuch 1

Rückwandkühlung

 

Uns interessierte die Verwendbarkeit von Peltierelementen.

 

Somit starteten wir einen einfachen Versuchsaufbau

Wir nahmen einfache Aluminium-Kühlkörper, klebten hinten mit Wärmeleitpaste ein Peltierelement mit der Kaltseite drauf und kühlten die Heißseite mit einem CPU-Kühler

Zur Verwendung kamen hier ganz normale Peltierelemente mit den Kenndaten:

Spannung maximal: 15,2V

Strom maximal: 6A

betrieben wurden sie jedoch nur mit 12V (PC-Netzteil)

 

Diese 3 Peltierelemente schafften es jedoch nicht den Innenraum merkbar herunter zu kühlen.

Problem 1: Kühlleistung zu gering

Problem 2: Abgabefläche der Kälte zu gering

 

Daraus entstand ein weiteres Testprojekt:

3 große Kühlerplatten 250x200x40mm werden miteinander zu einer Einheit verschraubt.

Um die Wärmeübertragung zwischen den Elementen zu gewährleisten wird der entstandene Block von massiven Aluminiumplatten ummantelt.

Das ganze war dann so geplant:

 

Nachdem die Platten alle zugeschnitten und verbohrt waren, ging es darum die beiden äußeren Mantelplatten und die Deckplatte miteinander zu verschweißen:

 

Die Frontansicht des ganzen:

Nach dem Verschweißen sah das Ganze dann so erst einmal aus:

Nun fehlte nur noch das Verschleifen der Schweißnähte und das Anschrauben der unteren Platte.

 

Eckdaten zu dem Kühlkörper:

3x Kühlereinheiten: 250x200x40mm aus Aluminium

Mantelgehäuße: 280x230x155mm aus 15mm starkem Aluminium

Kühlkörperhalterungen: Verschraubt und mit Wärmeleitpaste versehen

Gesamtmasse Kühlkörper mit Manteleinheit: 16kg

Der Kühlkörper wurde so gebaut, dass auf der Oberseite nach dem planziehen 4 Peltierelemente Platz finden können, mitsamt deren Warmseite-Kühleinheiten

 

Des weiteren können an den Seiten je weitere 2 Peltierelement-Sets angebracht werden.

Somit kommen wir auf insgesamt maximal 8 mögliche Peltiersets.

An der Vorderseite und Rückseite werden jeweils Trichter angebracht, die es ermöglichen die zu kühlende Luft mit einem isolierten Schlauch (125er Weite) aus dem Druckergehäuse heraus und durch den Kühler wieder in das Gehäuse hinein zu transportieren.

Hierfür wird dann als Luftstromantrieb ein ganz normaler 120er PC-Lüfter dienen.