垦拓科技帮助宾夕法尼亚大学的新毕业生Ellie Weinstein生产高质量的钣金零件，从而制造了一台消费者可使用的3D巧克力打印机。打印机的金属板框架结合了垦拓科技工程师的设计反馈，形成一个稳定的解决方案，取代了之前扭曲错位的胶合板框架。在精确、高度完成的结构基础的帮助下，Cocoa Press可以在几分钟内生产出定制的巧克力作品。

Ellie Weinstein上个月从宾夕法尼亚大学毕业，获得机械工程和应用力学学位。但学位只是她进入成人世界的开始。在接下来的几个月里，Weinstein将在创业孵化器里对她的产品Cocoa Press进行微调和定稿。她的目标是确保3D巧克力打印机能够无缝打印出面向消费者和商业市场的可食用作品，包括动物到复杂形状，再到脸部扫描。

3D巧克力打印机从何开始

高三时，Weinstein将她对食物和3D打印的热爱结合起来，制造了一台3D巧克力打印机。她用胶合板、螺母和螺栓拼凑了第一个原型，并将其与挤压头、电机和冷却系统搭配在一起。然而当时的打印过程是不可预测的：只能建造5-10层巧克力的高度，由于冷却系统效率低下，过程中会融化。此外，胶合板松散地固定在一起，而且角度不规则，导致机器在打印时弯曲变形。

第一台3D巧克力打印机

第一台Cocoa Press原型打印的巧克力

Cocoa Press第二台原型机

产品开发的挑战

Weinstein在接下来的两年里终止了这个项目，她在博客上说：”我必须认识到，所有伟大的项目都会有结束。” 然而，她从未完全放弃她热爱的项目。第三年，Weinstein运用她新掌握的工程技能，改进了冷却系统和挤压部件，成功打印出更高层数和精准的形状。Weinstein大胆地把第二个原型带到了纽约创客嘉年华。观众对定制的巧克力作品感到惊奇，这使Weinstein意识到这个项目值得进一步研究。

Weinstein重新开始了这一项目。她需要对机器进行全面的重新设计，并且需要团队来使其无缝运作。她邀请和她一起参加MakerFaire的朋友们组成正式的团队，他们很快开始研究和开发打印机，作为高级设计课的毕业项目。

虽然团队有第一个原型作为参考，但3D巧克力打印机被完全拆解并从头开始重建。所有的主要系统都重新进行设计，包括运动、冷却、加热和挤压。他们需要一个能消除所有弯曲的外壳作为框架。经过进一步研究，他们认为金属板是具有成本效益且高度稳定的结构。

Weinstein还根据各种面包店和巧克力店的反馈意见对框架进行了研究，他们说他们可能会在店门口展示一台3D打印机，让顾客参与巧克力创作体验。Weinstein知道，成品的铝制金属板框架将呈现最专业的机器外观。

用择幂科技制造的装配好的金属板零件

团队曾考虑在宾夕法尼亚大学的学生工作区内制造钣金零件，但学校缺乏先进的钣金设备。团队需要花费大约两周时间来制造同样大小的零件，即使如此，它也不具备同等的精度（公差更大），且缺少阳极氧化涂层。

Weinstein的团队决定向垦拓科技报价，而后发现他们可以比其他制造商早一周收到零件。他们还接到了垦拓科技销售代表的电话，他提供了可制造性设计的反馈。这对订单的成功很有帮助，因为Weinstein的团队中没有人曾参与钣金设计。

“垦拓科技的销售代表和工程师花时间与我们一起坐下来，详细了解我们的零件，这是非常宝贵的。其他制造商可以制造出很好的零件，但他们只是完全按照我们的图纸来生产。”

Ellie Weinstein，Cocoa Press创始人

Cocoa Press面世：最终产品

垦拓科技用5052铝板制造3D巧克力打印机的框架，这种坚硬的材料使机器具备稳定性。其框架宽21英寸，长15英寸，高20英寸。制造过程中采用了位置精确的嵌入物，可以实现安全装配和精准对齐。这种精确配合不仅确保了稳定性，而且消除了食物颗粒卡在缝隙中的可能性。最后，黑色的阳极氧化处理确保机器不会被腐蚀，且易于清洗。

最终完工的零件在功能和美学上都超过了团队的预期。坚实的结构基础使动作系统能够更大程度保持印刷一致性。钣金件有助于将打印失败率从50-75%降低到10%以下。

Cocoa Press3D巧克力打印机成品

“我们得到的部件看起来非常好。它们使Cocoa Press成为更棒的消费产品”。

Ellie Weinstein，Cocoa Press创始人

除了新的框架之外，成品还实现了设计上的改进，使巧克力墙高达6英寸，或大约200层。隔热冷却系统将外壳的温度降低到15摄氏度，使打印速度比以前的原型快50%。挤出系统更加可靠，由气压而非马达驱动。

该打印机可以打印白色、牛奶和黑巧克力，并能处理任何品牌的巧克力。最重要的是，所有部件都可以安全地与食物接触，因为最终设计确保巧克力只接触注射器和喷嘴，然后直接打印在羊皮纸上。墙壁由德林和聚碳酸酯制成，都是食品安全级塑料，电子元件被单独安置在非冷藏区。

成品打印机打印的巧克力

Cocoa Press的甜蜜未来

Weinstein在Cocoa Press机器上的努力和奉献帮助她获得了宾大工程创业项目米勒创新奖学金的15,000美元奖金。该奖项将资助她在费城南部NextFab的创客空间继续研究。Weinstein将在秋季申请创业加速器项目。

曾经的高中项目现在已经成为全职的专业项目。Weinstein希望，随着产品质量不断完善并获得食品安全认证，Cocoa Press将成为美国第一台商业化的巧克力打印机。

“这款打印机将成为创造美味甜点和食品的开放平台。希望未来几年，能在婚礼、成人礼、甚至商场看到[Cocoa Press]。”

Ellie Weinstein，Cocoa Press创始人

工程名称： 从高中项目到商业级产品，Ellie Weinstein的Cocoa Press帮助面包店、巧克力制造商和消费者打印出他们最甜蜜的心愿。
项目地点： 美国休斯顿
签约时间： 2022.6.10
项目成果： 3D巧克力打印机从何开始 产品开发的挑战 Cocoa Press面世：最终产品 Cocoa Press的甜蜜未来
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