Hur långt spänner sig utvecklingen av 3D-skrivare? Projektet Chocolat3D syftar till att expandera det hastigt växande användningsområdet för 3D-skrivartekniken. Genom att utveckla ett nytt 3D-skrivarsystem där användaren enbart behöver tillsätta choklad till systemet, börjar skrivaren automatiskt smälta och temperera choklad för att sedan påbörja en utskrift. Systemet kan göra en utskrift med två typer av choklad, och ett koncept för hur rengöring av skrivaren är framtagen. Projektet består av två projektgrupper, där projektgrupperna har indelade fokusområden mot mekatronik, respektive data och elektronik. Rapporten avhandlar arbetet som utförs av två högskoleingenjörsteknologer med inriktning inom mekatronik, på Högskolan i Halmstad. Målet med arbetet är att identifiera och konstruera de delsystem som behövs för att modifiera en 3D-skrivare framtagen för utskrift med plast, till en 3D-skrivare för utskrift med choklad. Metoderna som gruppen undersöker, utvärderar och tillämpar är befintliga lösningar inom chokladindustrin, samt dagens 3D-skrivarteknologi. Tester för metoder presenteras för att göra kritska val för de ingående delsystemen. Arbetet resulterade i utveckling av fyra delsystem. Skrivaren och designen, som bas för projektet, ett extruderingssystem för utskriften av choklad. Ett tempereringssystem, för automatisk temperering av choklad, samt ett koncept för invändig rengöring av skrivaren. Det är en kombination av befintliga metoder som bidrar till en innovativ choklad 3D-skrivarprototyp för marknaden inom additiv tillverkning. / How far is it possible to take the 3D-printing technology? The project Chocolat3D aims to expand the already rapid growing area of use within the 3D-printing technology. By developing a new 3D-printing system where the user only needs to add chocolate to the process, the printer will automatically to melt and temper chocolate and then start the printing process. The system is able to print in two different types of chocolate, and a concept of internal cleaning is developed. The project consists of two project groups, where the project groups have divided areas of focus between mechatronics, respective software and electronics. This thesis cover the work of two engineering-graduates within mechatronics, at Halmstad University. The aim of the work is to identify and design the subsystems needed to modify a 3D printer built for printing with plastic, into a 3D printer for printing chocolate. The methods the group investigates, evaluates and applies are existing solutions in the chocolate industry, as well as today's 3D printing technology. Tests for methods are presented to make critical choices for the new subsystems. The work resulted in the development of four subsystems. The printer and the design, acting as a base for the project. An extrusionsystem, for the printing of chocolate. A temperingsystem, for automatic tempering of chocolate, and aswell a concept for internal cleaning of the printer. It is a combination of existing methods that contribute to an innovative chocolate 3D printer prototype within the additive manufacturing market. / Chocolat3D

3D-utskrift har under det senaste decenniet blivit mycket populärt och spridit sig till många branscher och material. I denna rapport kommer flera aspekter av användandet av choklad som utskriftsmaterial testas och utvärderas. Genom att bygga en 3D-skrivare har ett flertal viktiga parametrar för 3D-utskrift i choklad anpassats och testats. I rapporten redovisas tillvägagångssätt för konstruktion av olika matningsmekanismer, tester, utmaningar, lärdomar samt resultat. En skrivare konstruerades och anpassades för utskrift av choklad. Då både tid och budget var begränsad avgränsades testen till jämförelse av matningsmekanism, optimal utskriftstemperatur för olika chokladsorter, om kylning är nödvändigt samt munstyckets dimension. Då den ena mekanismen, kugghjulspumpen, visade sig vara mer pålitlig, valdes den till att utföra majoriteten av alla tester. En avgörande aspekt för att kunna skriva ut i choklad var att chokladen stelnade tillräckligt fort. Det visade sig vara mycket svårt att få choklad att stelna snabbt och i rätt fas utan temperering. Därav användes choklad med en bas av palmolja som inte följer samma stelningsfaser som kakaosmör. Temperatur och kylning var även det viktigt. För att den utskrivna modellen ska bli jämn och fin krävs att varje lager hinner stelna innan nästa lager adderas. Skrivaren måste vänta en tid mellan varje lager så att chokladen hinner stelna, men tiden per lager kunde med hjälp av kylande fläktar och lägre utskriftstemperatur, kortas med fler minuter. Munstycket som testen utfördes med hade en diameter på 1,5 mm. Tester med finare munstycken genomfördes och gav på många sätt en bra effekt. Lagrena blev tunnare och finare men det blev ofta stopp i munstycket och ingen större utskrift kunde tyvärr slutföras med mindre munstycken. / Over the last decade, 3D printing has become a popular method for manufacturing in many different materials and industries. This report will touch on the different aspects of using chocolate as a 3D printing material. By building a chocolate 3D printer, different printing parameters has been tested and evalutated. This report will show different feeding systems for chocolate, print results, challenges and learning experiences. A 3D printer was built and customized for chocolate printing. As both time and budget was limited, the tests are restricted to comparing two different feeding mechanisms, optimal printing temperature, the effect of cooling and a test of different nozzle sizes. As one of the feeding mechanisms, the gear pump, turned out to be more reliable, it was used for the majority of the tests. A crucial aspect of printing chocolate well is that the chocolate must solidify quickly. It turned out to be very hard to get the chocolate to solidify without tempering. Therefore we used a chocolate with a high content of palm oil, as it doesn’t need tempering and solidifies much quicker than chocolate containing cocoa butter. Printing temperature and cooling was also very important. To get a smooth surface on the printed part, the previous layer must solidify fully before the next layer. Even at low printing temperatures the printing head must wait for the layer to solidify, but with the help of cooling airflow from fans, the cooling time per layer was reduced. The nozzle that was used for most tests had a diameter of 1,5 mm. Smaller nozzle sizes were tested and resulted in nice prints, however they had a tendency to clog and therefore no large print could be finished with a small nozzle