Xometry 擇冪科技助力首台商用 3D 巧克力打印機誕生

擇冪科技幫助賓夕法尼亞大學的新畢業生 Ellie Weinstein 生產高品質的鈑金零件，從而製造了一台消費者可使用的 3D 巧克力打印機。結合 Xometry 工程師的設計反饋，打印機使用金屬板框架，取代了之前扭曲錯位的膠合板框架。借助精準、高完成度的結構，Cocoa Press 可以在幾分鐘內生產出定製的巧克力作品。

Ellie Weinstein 上個月從賓夕法尼亞大學畢業，獲得機械工程和應用力學學位。但學位只是她進入成人世界的開始。在接下來的幾個月裡，Weinstein 將在創業孵化器裡對她的產品 Cocoa Press 進行微調和定稿。她的目標是確保 3D 巧克力打印機能夠無縫打印出面向消費者和商業市場的可食用作品，包括動物到複雜形狀，再到臉部掃描。

3D 巧克力打印機從何開始

高三時，Weinstein 將她對食物和 3D 打印的熱愛結合起來，製造了一台 3D 巧克力打印機。她用膠合板、螺母和螺栓拼湊了首個原型，並將其與擠壓頭、電機和冷卻系統搭配在一起。然而當時的打印過程是不可預測的：只能建造 5-10 層巧克力的高度，由於冷卻系統效率低下，過程中會融化。此外，膠合板鬆散地固定在一起，而且角度不規則，導致機器在打印時彎曲變形。

產品開發的挑戰

Weinstein 在接下來的兩年裡中止了這個項目，她在部落格上說：「我必須承認，所有偉大的項目都會有結束。」但她從未完全放棄。第三年，Weinstein 運用她新掌握的工程技能，改進了冷卻系統和擠壓部件，成功打印出更高層數和精準的形狀。Weinstein 大膽地把第二個原型帶到了紐約創客嘉年華。觀眾對定制的巧克力作品感到驚奇，這使 Weinstein 意識到這個項目值得進一步研究。

Weinstein 重新開始了這一項目。她需要對機器進行全面的重新設計，並且需要團隊來使其無縫運作。她邀請和她一起參加 MakerFaire 的朋友們組成正式的團隊，他們很快開始研究和開發打印機，作為高級設計課的畢業項目。

儘管團隊有第一個原型作為參考，3D 巧克力打印機還是被完全拆解。所有的主要系統都重新進行設計，包括運動、冷卻、加熱和擠壓。他們需要一個能消除所有彎曲的外殼作為框架。經過進一步研究，他們認為金屬板是具有成本效益且高度穩定的結構。

Weinstein 還根據各種麵包店和巧克力店的反饋意見對框架進行了研究，他們說他們可能會在店門口展示一台 3D 打印機，讓顧客參與巧克力創作體驗。Weinstein 知道，成品的鋁製金屬板框架將呈現更專業的機器外觀。

團隊曾考慮在賓夕法尼亞大學的學生工作區內製造鈑金零件，但學校缺乏先進的鈑金設備。團隊需要花費大約兩週時間來製造同樣大小的零件，即使如此，零件也不具備同等的精度（公差更大），且缺少陽極氧化塗層。

Weinstein 的團隊決定選擇 Xometry 即時報價引擎，這使他們意外提前一週收到零件。同時，他們還接到了擇冪科技銷售代表的電話，提供了可製造性設計的反饋。這對成功製造很有幫助，因為 Weinstein 的團隊中沒有人曾參與過鈑金設計。

“擇冪科技的銷售代表和工程師花時間與我們一起坐下來，詳細了解我們的零件，這對我們來說非常重要。其他製造商可以製造出很好的零件，但他們只是完全按照我們的圖紙來生產。。”

Ellie Weinstein，Cocoa Press創始人

Cocoa Press面世：成品

擇冪科技使用 5052 鋁板製造 3D 巧克力打印機的框架，這種堅硬的材料使機器具備穩定性。其框架寬 21 英吋，長 15 英吋，高 20 英吋。製造過程中採用了位置精確的嵌入物，可以實現安全裝配和精準對齊。這種精確配合不僅確保了穩定性，而且消除了食物顆粒卡在縫隙中的可能性。黑色的陽極氧化處理確保機器不會被腐蝕，且易於清洗。

成品零件在功能和美學上都超過了團隊的預期。堅實的結構基礎使動作系統能夠更大程度保持印刷一致性。鈑金零件有助於將打印失敗率從 50-75% 降低到 10% 以下。

「我們從擇冪科技得到的部件看起來非常好，他們使 Cocoa Press 成為更棒的產品。」

Ellie Weinstein，Cocoa Press創始人

除了新的框架優化外，成品還實現了設計上的改進。這使巧克力牆可以高達 6 英吋，約 200 層。隔熱冷卻系統將外殼溫度降低到 15 攝氏度，使打印速度比以前的原型快 50%。擠出系統更加可靠，由氣壓而非馬達驅動。

該打印機可以打印白巧克力、牛奶巧克力和黑巧克力，並能處理任何品牌的巧克力棒。更重要的是，所有部件都可以安全地與食物接觸，因為成品確保巧克力只接觸注射器和噴嘴，然後直接打印在羊皮紙上。牆壁由德林和聚碳酸酯製成，均為食品安全級塑料，電子元件則被單獨安置於非冷藏區。

Cocoa Press的甜蜜未来

Weinstein 在 Cocoa Press 機器上的努力和奉獻幫助她獲得了賓大工程創業項目米勒創新獎學金的 15,000 美元獎金。該獎項將資助她在費城南部 NextFab 的創客空間繼續研究。Weinstein 將在秋季申請創業加速器項目。

曾經的高中項目現在已成為全職的專業項目。Weinstein 希望，隨著產品質量不斷完善並獲得食品安全認證，Cocoa Press 將成為美國第一台商業化的巧克力打印機。

「這款打印機將成為創造美味甜點和食品的開放平台。希望未來幾年，能在婚禮、成人禮、甚至商場看到 [Cocoa Press]。」

Ellie Weinstein，Cocoa Press 創始人