模制三维产品的模具、系统和制造模具的方法

专利名称：模制三维产品的模具、系统和制造模具的方法
技术领域：
本发明的第一方面涉及一种使用大量的一种或多种适合食用
(consumption)(特别是适合人类食用)的食物原料(food starting materials)来模制三维产品的模具(mould member)。本发明还涉及包 括这样的模具的系统，以及制造这样的模具的各种方法。模具用于把 物质(mass)加工成三维食物产品，象汉堡包、快餐等，特别是加工 具有黏弹性的物质，例如肉类物质。其他可食用的物质，例如鱼、马 铃薯、面团、融化奶酪等也可以使用根据本发明的模具进行类似加工。
背景技术：
PCT/NL03/00470公开了一种模具的实施方式，所述模具是模鼓 (mould dmm)，所述模鼓包括位于该鼓的外周面上的许多模穴。模 穴由底部和/或侧壁限定，所述侧壁形成模穴的边界，其中该边界包括 大量开口 。开口的尺寸使得一种或多种食物原料的任何物质均不能通 过或几乎不能通过。开口与压力降低装置(reduced-pressure means)连 接，用于在模穴中产生降低的压力，同时在包括该模具的系统的填充 位置处将模穴中填充适量的物质。这样降低了在模穴中的模穴边界与 填充物质之间包含空气的危险，从而提高了同时或随后成型的产品在 形状和重量上的精确性和可重复性。还已知向填充物质的模穴边界提 供加压空气，以便在重力之外辅助成型产品从位于模穴中的填充位置 下游的脱模位置(release position)处脱模(release)出来。在根据 PCT/NL03/00470的实施方式中，边界包括多孔结构，该多孔结构由例 如陶瓷、塑料或者特别是包括烧结钢(sintered steel)的金属制成。
在另一个本领域已知开发的技术中，模具包括具有多孔结构的模 穴的本体(body)，模穴设置在该本体的表面上。优点是，不属于模 穴的边界的表面开口被密封，以便防止空气通过这些表面开口逸出。

发明内容
现已发现从这样的包含多孔体的模具脱模成型产品还存在一些困 难。 一个困难是当通过模穴的多孔边界结构吹空气使成型产品在脱模 位置脱模时，没有被直接吹到的位于正被脱模的产品上游的相邻产品 也已经部分被移动了。这样会对产品的形状产生不良影响，例如由于 自身重量而产生变形。此外，产品(尤其是相对较大的产品)可能在 错误的位置从模穴上掉下来，这样可能在成型产品的进一步加工中产
.生困难，例如做面糊(battering)、涂覆、油炸、冷冻和/或包装过程中。 而且，相对较小的产品可能在例如倾斜一定程度的一侧部分脱模，同 时保持在模穴上的部分产品变成粘在那里。
本发明的一个目的是减少成型产品过早地或意外地从模具的模穴 脱模的危险。
本发明的另一个目的是提高在所要移动的成型产品上的有效脱模 压力。
本发明的再一个目的是提高加压液体(pressurized fluid)使用的整 体效率。
为此，根据本发明的使用大量的一种或多种适合食用(特别是适 合人类食用)的食物原料来模制三维产品的模具包括本体，本体具有 多孔结构和多个模穴，每个模穴都具有由本体限定的模穴壁和位于本 体表面上的开口，其中本体包括至少一个实质上对流体密闭的(fluid tight)栅栏(barrier)。
根据本发明的模具包括具有多孔结构和多个模穴的本体。多孔结 构包括彼此相连的微孔(pores)或通道。通常模穴为设置在本体上的 凹槽。因此邻近模穴的本体部分形成模穴壁或者界定模穴的边界。模 穴在表面上具有开口，用于填充和脱模一种或多种食物原料物质。根 据本发明的模具包括至少一个实质上对流体密闭的栅栏。在模具的脱 模位置，为了从一个模穴或一系列模穴脱模成型物质而使流体吹过本 体的多孔结构时，对流体密闭的栅栏阻止流体逸到位于上游而且还不 想清空的其他模穴内。对流体密闭的栅栏还阻止诸如空气的流体逸出 到下游的模穴中，成型产品已经从所述下游模穴中被移去。换句话说， 使用的流体只被引导到要从中脱模成型产品的那些模穴中。因此，本发明能够在适当位置上从模穴中脱模成型产品，同时阻止过早地脱模 上游产品。而且，本发明具有提高流体脱模压力的优点，因为防止了 意外的流体泄漏和由此而导致的压力降低。这样，也提高了流体的整 体使用效率。
根据本发明的第二个方面提出了一种使用大量的一种或多种适合 食用(特别是适合人类食用)的食物原料来模制三维产品的系统，该 系统包括生产装置，该生产装置包括
如上所述的根据本发明的模具；
物质供给装置，用于向模具的多个模穴提供物质，物质供给装置
包括一个或多个沿着设置有模穴的模具表面(mould member surface) 布置的物质供给元件；以及
流体供给装置，用于向模具的模穴提供流体，以便从模穴上脱模 物质。
本发明的第三方面涉及一种使用大量的一种或多种适合食用(特 别是适合人类食用)的食物原料来模制三维产品的模具的一般制造方 法，包括如下步骤
提供具有多孔结构的本体；
在本体上设置至少一个实质上的对流体密闭的栅栏；
在本体上设置多个模穴，每个模穴具有由本体限定的模穴壁和位 于本体表面上的开口；
其中所述步骤通过将实质上对流体密闭的栅栏至少设置在两个模 穴之间的方式来实现。
本发明的第四方面涉及制造根据本发明的模具的各种优选方法， 通过后面的描述这些方法将变得很清楚。


在附图中，
图1示出了根据本发明的由大量的食物原料模制三维产品的系统; 图2示出了根据本发明的模具的实施方式，其说明了基本原理； 图3示出了根据本发明的模具的另一个实施方式的示意图； 图4示出了根据本发明的模具的又一个实施方式的示意图；图5示出了根据本发明的模具制造方法的第一实施方式；
图6示出了根据本发明的模具制造方法的第二实施方式；
图7示出了根据本发明的模具的又一个实施方式；
图8示出根据本发明的模具的再一个实施方式；以及
图9示出了密封装置的另一个实施方式类似于图4的示意图。
具体实施例方式
根据本发明的模具包括具有多孔结构的本体。该结构可以由金属、 合金、陶瓷、诸如塑料及其组合物的合成材料制成。优选本体由金属 或者烧结金属合金制成，尤其是抗腐蚀钢(corrosionresistant steel)制 成。本体的基本设计可以是板状，例如长方形板。在其表面上设置多 个模穴从而形成模具。在制造装置或者系统中，模具可以移动，例如 可以从填充位置到脱模位置来回滑动。在填充位置，由沿着具有模穴 的表面设置的一个或者多个物质供给元件向模穴中填充物质。在脱模 位置，利用流体(通常是加压空气)把成型产品从模穴中移走。在大 量生产情况下，优选使用具有多个模穴的模柱或者模鼓作为模具。
通常多个模穴被布置成至少一个模穴的两个或多个相邻行的形 式。对于平板类型的模具，行被定义为与从填充位置到脱模位置移动 的方向基本垂直的方向上的相邻模穴。对于圆柱类型的模具，行被定 义为沿圆柱的轴向方向上的相邻模穴。在两种类型的模具中，通常位 于同一行的模穴在填充位置同时被填充，同样，成型产品将同时从一 行模穴中脱模。优选在相邻行之间具有对流体密闭的栅栏。换句话说， 根据本发明的这样的模具实施方式被分为节，每节(compartment)包 括本体的多孔结构的一部分和至少一个模穴，而相邻节当然还有其模 穴被对流体密闭的栅栏彼此隔开。在一节本身中不需要来隔开相邻模 穴，因为它们会几乎同时被清空。
在优选的实施方式中，模具还包括至少一个具有流体流入开口和 流体流出开口的流体通道，用于从流体流出开口通过本体的多孔结构 向模穴提供流体。有益的方式是对每节或者每行模穴提供至少一个流 体通道，其优选在一行的下面位置和平行于行的方向上。这里，术语 "流体流出开口"通常表示界定了至少部分流体通道的本体的多孔结构的表面。换句话说，多孔结构的表面微孔起着流体通道的出口和多
孔结构的入口 (access)的作用。
在又一个优选实施方式中，流体通道设置在模具的本体上。如同 后面将说明的一样，所描述类型的流体通道能够在制造本体的多孔结 构期间容易地形成。
如后面所述，不管是否在本体上具有还是没有流体通道，采用支 撑元件来支撑本体都是有益的。
在另一个优选实施方式中，模具包括具有支撑表面的支撑元件， 用于在与本体表面相对的背面支撑本体，其中设置有模穴开口，而且
其中由支撑元件的支持表面和本体的背面界定流体通道。在该实施方 式中，模具包括至少两部分，即，包括本体和模穴的第一部分，和第 二支撑部分。支撑元件的支撑表面与第一部分的相邻背面一起限定了 流体通道。在第一部分是可替换的情况下，例如产品要求不同产品时， 例如具有不同形状，而需要进行替换模穴的情况下，这样的实施方式 是有用的。支撑元件还可以具有加强多孔本体的功能，从而提供更为 结实的模具。也可以设置额外的加强元件。而且，在该优选实施方式
中，多孔本体的总厚度与上述实施方式比较可以被减小，其中除了模 穴之外，流体通道与本体形成为一体，因为在该优选实施方式中只有 模穴的高度(深度)实质上限定总厚度。如果必须与本体的背面相吻 合，支撑元件可以由弯曲的薄(金属)板制成。在模鼓的情况下，无 缝圆柱体优选由例如薄金属板或者相对薄的塑料形成。
在另一个有益的实施方式中，本体的背面设置有至少一个凹槽， 凹槽的壁和支撑元件的支撑表面共同限定了流体通道。
在替代实施方式中，支撑元件被间隔于本体的背面设置。这样形 成一个间隙，在其中设置有作为例如垫片的密封元件，以便把间隙分 割为一个或多个流体通道。
有益的方式是，密封元件设置于实质上对流体密闭的栅栏和支撑 元件或者任何中间加强元件的支撑表面之间。在优选的圆柱类型模具 中，本体和支撑元件是具有共同旋转轴的圆柱。位于本体和支撑元件 之间的间隙内的密封元件优选具有如下结构，即包括位于模具两端的 环形密封带和多个纵向密封带，所述纵向密封带在圆形密封带之间延
ii伸并平行于旋转轴。更为优选的是，环形密封带包括弓形带部分，相 邻的弓形带部分的端部彼此重叠。尤其优选的是，位于模具相对端部 的弓形带部分通过至少一个纵向密封带彼此相连。这种优选的密封实 施方式使得能够抵消支撑元件和多孔本体之间(热)膨胀的任何差异， 所述膨胀可能发生在使用模具(例如在加热或冷却)的过程中。
在优选的圆柱类型的模具中，模具包括具有旋转轴的模具圆柱
体、内周面(innerperipheral surface)和外周面，其中模穴在外周面具 有开口，实质上对流体密闭的栅栏在径向上延伸，更为优选的是在本 体的整个厚度和长度上，优选从内周面到外周面延伸。这样，模具圆 柱体形成为分节的圆柱体，其中通过对流体密闭的栅栏形成节的轴向 延伸边界。这样，能够有效防止空气泄漏到相邻的节中。
对流体密闭的栅栏不限于任何特定材料或形状。然而，从制造、 成本和应用的角度考虑，本发明具有几种优选的实施方式。
在第一优选实施方式中，实质上对流体密闭的栅栏包括位于本体 内的流体不渗透带，优选在制造模具的本体多孔结构过程中形成。流 体不渗透带由能够承受用于制造本体的制造条件的材料制成。从带与 多孔本体结构之间结合的角度看，在通过烧结制造本体情况下使用金 属带是有益的。优选地，流体不渗透带在结合到模具上之前是柔软的 (例如薄的或预成型的)。所述柔软的带比更为刚性的元件更容易适 应在制造模具过程中所受到的力。
在第二优选实施方式中，实质上对流体密闭的栅栏包括局部注入 在模具本体的多孔结构中的栅栏层。将注入介质注入多孔结构中是在 固化后提供对流体密闭的栅栏的相对简单的方法。例如，可以使用象 塑料这样的合成材料，注入热塑性聚合物、热固性聚合物、弹性聚合 物、二组分聚合系、熔融金属合金作为注入介质。优选地是栅栏层包 含热塑性材料。如果需要，可以通过适当加热把热塑性材料从多孔本 体结构去掉，然后通过注入提供新的栅栏层。也可以使用熔融金属作 为注入介质。
在另一个实施方式中，对流体密闭的栅栏包括模具本体的多孔结 构局部增密部分。通过局部施加足够压力，多孔结构被压成坚固的不 渗透层。然而，与上述其用性差。
在另一个实施方式中，通过适当加热使多孔结构被局部毁坏，以 便材料融化并在固化后形成不渗透的栅栏。然而，与上述优选实施方 式比较，这样获得的栅栏的精度和其功能的可靠性可能尚待提高。
本发明的第二方面涉及一种使用大量的一种或多种适合食用(特 别是适合人类食用)的食物原料来模制三维产品的系统，该系统包括: 生产装置，该生产装置包括-
如上所述根据本发明的模具；
物质供给装置，用于向模具的多个模穴提供物质，物质供给装置 包括一个或多个沿着设置有模穴的模具表面布置的供给元件；以及
流体供给装置，用于向模具的模穴提供流体，以便从模穴上脱模 物质。根据本发明的系统具有与根据本发明的模具类似的优点。上述根 据本发明的模具的实施方式同样适用于根据本发明的系统。在上述系 统中使用根据本发明的模具的另一个优点是不必变化其他的系统构 成。
本发明的第三方面涉及一种使用大量的一种或多种适合食用(特 别是适合人类食用)的食物原料来模制三维产品的模具的一般制造方 法，包括如下步骤
提供具有多孔结构的本体；
在本体上设置至少一个实质上对流体密闭的栅栏； 在本体上设置多个模穴，每个模穴具有由本体限定的模穴壁和位 于本体表面的开口；
其中所述步骤通过将实质上对流体密闭的栅栏设置在至少两个模 穴之间的方式来实现。如后面将更为明了的那样，这些步骤的描述对 步骤顺序不构成限定。而且多个步骤也可以同时完成。
本发明的第四方面涉及制造模具的优选方法。在第一实施方式中， 提供了一种使用大量的一种或多种适合食用(特别是适合人类食用)
的食物原料来模制三维产品的模具的制造方法，该模具包括具有多 孔结构和多个模穴的本体，每个模穴具有由本体限定的模穴壁和位于 本体表面上的开口，其中本体包括至少一个实质上对流体密闭的栅栏;所述方法包括如下步骤提供型模，所述型模具有限定出所要形成的
本体的形状的型模腔，在型摸腔中所要形成棚栏的位置处设置流体不
渗透带，用能够烧结的颗粒状原料填充型摸腔的剩余空间，烧结颗粒
状原料从而获得具有多孔结构的烧结本体，并在本体的表面形成多个
模穴。在该优选方法中，使用了具有型模腔的型模，所述腔基本上具
有所要形成本体(即，没有模穴)的形状和尺寸。在该型模腔中，流
体不渗透带设置在每个将要形成对流体密闭的栅栏的位置。然后，型
模腔中填充能够烧结的颗粒状材料，尤其是金属颗粒。在适当的烧结
条件下，诸如温度、压力和持续时间下，压制金属粒子然后烧结在一
起，以便制造出多孔结构，同时一个或多个带粘结在该多孔结构上。
如上述广泛讨论的一样，如果模具应该包括至少一个流体通道以
及支撑元件，所述流体通道具有流体流入开口和流体流出开口，用于
从流体流出开口通过本体的多孔结构向模穴提供流体，所述支撑元件 具有从与本体的表面相对的背面支撑本体的支撑表面，所述本体的表
面具有模穴开口，而且流体通道由支撑元件的支撑表面和本体的背面 限定，该方法进一步包括提供支撑元件的步骤。限定背面的型模的部 分优选设置有至少一个突起，从而在本体的背面获得相应的凹槽，所 述凹槽至少部分限定了模具的流体通道。优选地该方法还包括如下步 骤，即在实质上对流体密闭的栅栏和支撑元件的支撑表面之间设置密 封元件。
在替代实施方式中，如果要在模具本身的本体上设置一个或多个 流体通道，在填充之前要在型模腔中的预定位置设置一个或多个固体 填充元件(具有不容易粘结到烧结多孔结构上的外表面，以便能够从 中间或最终产品中去掉填充元件)。这样的填充元件可以具有任何形 状，例如截面形状是圆形(诸如圆柱)、长方形、三角形、多边形和 锥形等。填充元件可以是固体，例如固体棒。也可以使用可膨胀的元 件，例如气球、管子等。在烧结后，这些填充元件可以从本体中去掉。 这样获得的通道是流体通道。由于在烧结后设置有模穴或者将要设置 模穴的外表面也具有开口结构，优选通过适当的外表面加工，例如，
涂抹(smearing)或者镀膜方式，来封闭或者密封该表面。
上述模具的优选实施方式，尤其是模穴成行设置、 一个或多个带的设置位置和本体的圆柱形状也可以适用于这些方法实施方式。
提供另一种使用大量的一种或多种适合食用(特别是适合人类食 用)的食物原料来模制三维产品的模具的优选制造方法，模具包括 具有多孔结构和多个模穴的本体，每个模穴具有由本体限定的模穴壁 和位于本体表面上的开口，其中本体包括至少一个实质上对流体密闭 的栅栏；所述方法包括如下步骤在型模中烧结颗粒状原料从而获得 具有多孔结构的烧结本体，在烧结本体上将要形成栅栏的位置处局部 地注入注入介质，在本体的表面上形成模穴。在该优选实施方式中， 对流体密闭的栅栏可以在制造本体之后形成，从而允许灵活且可以修
正的工艺。根据颗粒状多孔结构(表面的内开口区域(inner alia open area)、微孔尺寸、本体厚度)，在本体的一个表面上使用注入介质同 时从本体的对面施加吸力是有益的。应该理解，吸力将有助于注入介 质流入多孔结构，而且引该导流体进入多孔本体结构本身。如果认为 需要，可以从两侧进行注入。注入的栅栏层通常具有典型形状。在使 用注入介质的表面具有宽的底部，在流动方向上(层)厚度减少(对 比截头圆锥)。上面描述的附加的和同时的步骤用于获得具有一个或 多个流体通道的模具，无论使用支撑元还是在一体形成在本体本身上 的多孔结构上使用可拆除填充元件，也都可以适用于该优选方法实施 方式。
也可以使用注入方法使至少部分的背面不渗透流体。如果本体本 身包括流体通道，那么整个背面都可以注入。如果流体通道与本体不 是一体，那么进行局部注入以便使流体从流体通道流入本体的非注入 的背面部分。
上述模具的优选实施方式，尤其是模穴成行排列，对流体密闭的 栅栏的位置、注入介质和本体的圆柱形状也可以适用于根据本发明的 该方法。
下面参考附图更详细地描述本发明。
图1示意性示出了根据本发明的系统的示例性实施方式，例如如 同WO2004/00229中描述的一样，其内容视为包含在这里。该系统包 括框架10，其有益地可以在面粉上移动。模具20是模鼓20，如同下 面将详细描述的一样，由框架10支撑。模鼓20在其外周面具有模面21。该面21具有多个模穴22，排列成沿着模鼓20的轴向延伸的行23。 框架10设有水平模鼓装配芯轴，以便模鼓20可围绕该芯轴相对于框 架10旋转。在未示出的实施方式中，该框架可以具有多个模鼓装配芯 轴，或者该框架包括其他支撑装置用于相对于框架IO可旋转地支撑模 鼓20。在一端，装配芯轴固定在框架10上，以便模鼓20可以被推到 装配芯轴11上，并且可以从自由端拆下。而且，框架10具有模鼓驱 动装置，用于旋转模鼓。静止设置的适合于提供或者吸出液体或者气 体压力介质(诸如空气、压縮空气、水、蒸汽或者类似物质)的分散 装置(distributor)，设置在模鼓驱动装置附近。公知的分散装置本身 设置有泵和槽，压力介质可以流过所述槽。由于分散装置设置在静止 位置，旋转模鼓交替移动通过压力介质供给槽和压力介质流出槽。而 且，生产装置1具有物质供给元件15，该供给元件15同样设计成可 以在地板上移动，并设置有物质存储容器16，在本例子中是(成型的) 肉类物质，用于泵送物质的泵装置17 (简单示意性示出)、和与泵装 置17连接的物质供给元件18。在物质供给位置，物质供给元件18支 撑在模鼓20的外周面上，以便(肉)物质能够在填充压力作用下被供 给到所通过的旋转的模鼓20的模穴22。在该例子中，物质供给元件 18是通过框架IO上的支撑芯轴18a枢轴支撑的。这里，框架10也设 置有排出元件25，用于排出模塑产品，在这种情况下是采用延伸至模 鼓20的之下的传送带(筛网(mesh) ) 25的形式，以便在传动带下面 区域内从模穴22中使推出的产品被传递到所述传送带25上。如果适 于传送到进一步的产品处理装置，该系统还包括产品传送装置，在该 例子中是两套传送带30、 31和32、 33，用于排出成型产品。
图2描述了本发明的基本原理。模具20包括具有多孔结构的本体 40，例如抗腐蚀钢的烧结本体。在本体40的模面21上设置有凹槽形 式的模穴22。它的底部41和垂直壁42由本体40形成。模穴22的开 口 43提供通道，用于向模穴22内填充食物原料物质和排出成型产品。 在该实施方式中示出的两个沿着模穴22的行23的方向延伸的流体通 道44，用于供给像空气这样的压力流体，设置在模穴22的底部41和 固体衬垫元件45 (例如由抗腐蚀钢制成)之间。流体通道44由多孔本 体结构界定，以便流体能够从流体通道44流过多孔结构。在该实施方
16式中，流体不渗透带46作为对流体密闭的栅栏，例如由抗腐蚀钢制成，
设置在模穴22的相邻行23之间。带46在衬垫元件45和相对的模面 21之间延伸通过本体40，其中设置有模穴22，从而防止流体逸出到相 邻下游行(右手侧)中已经清空的模穴22'中以及上游行(左手侧) 中仍然填充的相邻模穴22"中。由于本体40的多孔结构的表面微孔通 常被密封，提供的流体可以通过多孔结构的底部41和与这些流体通道 44相连的模穴22的垂直壁42流出。带46包括第一直线部分47和第 二弯曲部分48，所述第一直线部分47从衬垫元件45延伸半路进入多 孔本体结构，第二弯曲部分48从第一部分47向上延伸到本体40的模 面(mould surface) 21。如箭头所示，提供到流体通道44的流体流过 本体40的多孔结构只进入模穴22 (或者模穴行)，因为相连的带46 防止泄漏到其他模穴22'和22"中，以便推出成型产品49。
图3示出了一种替代实施方式。与图2类似，模具20包括具有多 孔结构的本体40。在模面21上设置有模穴22的行23，在图3的截面 中只示出了每行中的一个。模穴22具有由本体40的多孔结构限定的 底部41和垂直壁42，以及位于模面21上的开口 43。支撑元件50设 置在本体40的背面51，并留有小间隙52，所述背面与具有模穴22的 .模面21相对。在间隙52中设置有肋53。这些肋53也可以是支撑元件 或者本体40的一体成型元件。因此对于模穴22的每行23，支撑元件 50、肋53和本体40限定了至少一个流体通道44。如图所示，通过注 入介质形成的流体不渗透层60，在模穴22的相邻两行23之间设置有 对流体密闭的栅栏。提供到流体通道44的流体流过多孔本体结构到达 模穴22，并通过开口 43推出成型产品。层60是通过在本体40的多孔 结构中注入例如流体聚合物(例如加热的热塑性塑料)并随后冷却使 热塑性塑料固化而制成的。作为替代方式，也可以注入热固性聚合物， 该热固性聚合物通过以例如浸入在热介质(例如热水浴)的方式加热 固化。
图4示出根据本发明的模具20的另一个替代实施方式的分解图。 模具20包括具有多孔结构的外圆柱本体40，在其外周面模面21上将 设置模穴(未示出)。内部管状支撑元件50具有对应于外圆柱本体40 内径的外径，该内部管状支撑元件50上设置有密封侧面(sealingprofiles) 70，密封侧面70绕外周面71间隔设置。密封侧面70包括平 行于支撑元件50的纵向轴的条72。在密封侧面70的底部侧(bottom side)具有多个突起73，在安装状态下这些突起插入支撑元件50的外 周面71上的匹配孔74中。支撑元件50的一个端壁75上设置有流体 流入凹槽76。具有多个对应于流体流入凹槽76的通道78的环形衬垫 77盖在支撑元件50的端壁75和外圆柱本体40的端壁79上。端环80 安装在衬垫77上，并设有多个用于连接到流体源(未示出)的流体连 接器81。流体连接器81通过通道78与流体流入凹槽76流体连通。支 撑元件50和外圆柱本体40的相对的端壁以类似方法密封，例如通过 环状衬垫和端环(end ring)(均未示出)密封。因为通常流体仅从一 端引入，要么该衬垫和端环会各自不设置流体通道和连接器，要么这 样的通道和/或连接器会被关闭。
图5示出了根据本发明的优选模具制造方法的实施方式。具有多 个径向延伸突起102的圆柱管101在固体芯(未示出)上滑动，所述 固体芯上的外径对应于将要烧结的圆柱本体的内径。在将要被烧结圆 柱体上的流体通道要被提供临时填充元件103的那些位置上，设置有 由诸如硬化钢质的圆柱状固体杆。在径向延伸的突起102 —端，例如 通过所示的装夹，安装柔软的预先成型的带46。该组件放置在型模的 圆柱形型模腔104中。由例如橡胶制成的柔软的外圆柱106沿着型模 腔104的外周壁107设置。抗腐蚀钢的烧结粉末(未示出)注入位于 组件和柔软外圆柱106之间的型模腔104中。然后，型模105经过高 压，从而把烧结粉末压入具有多孔结构的圆柱本体中。预先成型的柔 软带46也被压制并大致达到本体的直径。固体杆103被取走。此后， 利用标准加工方法能够完成烧结，从而获得具有烧结多孔结构和流体 通道的圆柱本体。比较图2。然后，圆柱本体被加工成希望的直径。在 所述加工过程中，本体的外周模面因外周面上的微孔开口被涂抹而被 密封。然后例如通过电火花腐蚀和/或者铣削，在本体的外周面上形成 模穴。通过这种腐蚀，制成具有径向和轴向延伸的节110的模具(见 图2)，其中节110被带46以流体密闭的方式隔开。在外周面21上， 每节110的设置有模穴22的轴向延伸的行23。比较图l和2。
图6示出了根据本发明的制造模具的另一个优选实施方式。通过烧结金属粉末制备环形本体40，从而获得多孔结构。在内周面120，
在将要形成对流体密闭的栅栏的位置设置例如真空泵的抽吸元件121， 所述真空泵具有在环形本体40的轴向延伸的小抽吸口。与抽吸元件相 对，在环形本体40的外周面124上设置有用于注入的注入装置122。 通过注入装置122把流体热固性聚合物作为注入介质注入到多孔本体 结构中，而通过抽吸元件121把空气从多孔本体结构中去除。结果注 入介质在径向方向局部流过多孔本体结构。通过加热，热固性聚合物 固化，结果获得了流体不渗透层60。然后，可以加工外周面和形成模 穴，这与上面参考图5的描述类似。比较图3。
在根据本发明的替代注入方法中，整个烧结本体被注入。然后， 除了要制备对流体密闭的栅栏的位置之外，利用压力流体喷枪把多余 的注入介质吹出。然后，如上所述，能把剩余的注入材料硬化或者固 化。
图7示意性示出了模具20的又一个实施方式。在该实施方式中， 模具20包括具有多孔结构的圆柱形本体40，其中外模面21上设置有 模穴22的行23。具有径向Z字形端截面的流体不渗透带46设置在本 体40上，以便把相邻行23相对于流体流彼此分开。本体40的内周面 或者背面51用管状加强元件120支撑，所述管状加强元件120具有通 道122，例如轴向延伸的狭缝。如果必要，利用密封元件使带46的内 端实质上与加强元件120接触，从而有效地阻止液体流。管状支撑元 件50设置在距离加强元件120的小距离位置，明显地留有间隙52。在 带46的位置，密封材料形成的肋或者块53安装在间隙52内，从而限 .定多个流体通道44。箭头表示流体从流体通道44通过通道122和本体 40的多孔结构流向模穴22。
图8示意性地示出了本发明的又一个实施方式。在该实施方式中， 模具20是模鼓，包括管状支撑元件50和具有多孔结构的本体40。本 体40的外模面21设置有模穴22 (只示出一行)的轴向延伸的行23。 相邻行23被注入介质的沿径向对流体密闭的层60所隔开。在该实施 方式中，背面51具有多个凹槽130，每个凹槽的壁和底部限定了流体 通道44。为了防止流体从本体40的一节或者一个弓形部分140泄漏到 相邻节中，在位于层60的正下方的那些凹槽中设置密封装置142，例如带。显然每节140中流体通道44的数量，以及每节140中模穴22 的行23的数量是可以变化的。有利地，在每节140中有一个行23，以 便获得本发明的最佳效果。
图9示出了根据本发明的模具20的实施方式的与图4类似的分解 图，然而在图9中，未示出具有多孔结构的外圆柱体、将要设置模穴 的外周模面。内管状支撑元件50设置有密封壳体200。密封壳体200 由例如橡胶制成的密封元件202组装而成，每个密封元件202包括处 于管状支撑元件50两端的相应位置处弓形密封带部分204。通过纵向 密封带206把弓形密封带部分204连接，所述纵向密封带206平行于 管状支撑元件50的旋转轴延伸。弓形部分和纵向带的厚度(沿径向方 向看)相同。纵向带206设置有多个开口 (或凹槽)208，所述开口 (或 凹槽)208与管状支撑元件50的外周面上的对应的径向突起销210配 合，从而使纵向带与多孔本体上的流体栅栏接触定位。弓形密封带204 形成为其第一端204a相对于另一个第二端204b错开。结果，弓形密 封带的第一端与相邻密封元件的弓形密封带的第二端重叠。在该图中， 只在右手侧示出了用于安装外圆柱体的端环212和支撑元件50。在该 端附近，支撑元件50设置有开口 214，流体通过该开口可以流入由密 封壳体200限定的流体通道。尤其是，每个流体通道在其周边由相邻 的纵向带206和弓形带部分204界定。这种密封方法是图4所示环形 衬垫77的改进。
20
权利要求
1、一种模制三维产品的模具，其使用大量的一种或多种适合食用的食物原料，特别是适合人类食用的食物原料，该模具包括本体，具有多孔结构和多个模穴，每个模穴都具有由本体限定的模穴壁和位于本体表面上的开口，其中本体包括至少一个实质上对流体密闭的栅栏。
2、 根据权利要求1所述的模具，其中多个模穴被设置成至少两行 相邻的模穴，所述实质对流体密闭的栅栏设置在相邻模穴的行之间。
3、 根据上述权利要求中任何一项所述的模具，其中模具进一步包 括至少一个流体通道，所述流体通道具有流体流入开口和流体流出开 口，用于从流体流出开口通过本体的多孔结构向模穴提供流体。
4、 根据权利要求3所述的模具，其中流体通道设置在本体上。
5、 根据权利要求3所述的模具，其中模具包括具有支撑表面的支 撑元件，用于在与本体的表面相对的背面支撑本体，所述本体表面上 设置有模穴开口，而且由支撑元件的支持表面和本体的背面界定流体 通道。
6、 根据权利要求5所述的模具，其中所述背面设置有至少一个凹 槽，该凹槽的壁和支撑元件的支撑表面共同限定了流体通道。
7、 根据权利要求5所述的模具，其中密封元件位于实质上对流体 密闭的栅栏和支撑元件的支撑表面之间。
8、 根据权利要求7所述的模具，其中密封元件具有如下结构，即 包括位于模具两端的环形密封带和多个纵向密封带，所述纵向密封带 在环形密封件之间延伸并平行于旋转轴，优选的是环形密封带包括弓 形带部分，相邻带部分的端部彼此重叠；更为优选的是，位于流体通道相对端部的弓形带部分通过至少一个纵向密封带彼此相连。
9、 根据权利要求1所述的模具，其中模具包括具有旋转轴的模 具圆柱体、内周面和外周面，其中模穴在外周面具有开口，而且实质 对流体密闭的栅栏在径向延伸，优选的是从内周面到外周面延伸。
10、 根据权利要求1所述的模具，其中实质上对流体密闭的栅栏 包括位于本体内的流体不渗透带，优选在制造本体的多孔结构过程中 形成，更为优选的是流体不渗透带由柔软材料制成。
11、 根据权利要求1所述的模具，其中实质上对流体密闭的栅栏 包括局部注入在本体的多孔结构中的栅栏层，优选栅栏层包括合成材 料、金属、金属合金或者其组合物。
12、 一种模制三维产品的系统，其使用大量的一种或多种适合食 用的食物原料，特别是适合人类食用的食物原料，该系统包括生产装 置，该生产装置包括如前面权利要求之一所述的模具；物质供给装置，用于向模具的多个模穴提供物质，物质供给装置 包括一个或多个沿着设置有模穴的模具表面布置的供给元件；以及流体供给装置，用于向模具的模穴提供流体，以便从模穴上脱模 物质。
13、 根据权利要求12所述的系统，其中流体供给装置包括加压流体源和位于模具上的至少一个流体通道，所述流体通道具有与加压流体源相连的流体流入开口和流体流出开口，用于从通道流出开口通过 模具本体的多孔结构向模穴提供流体。
14、 一种模具的制造方法，该模具使用大量的一种或多种适合食 用的食物原料，特别是适合人类食用的食物原料，来模制三维产品， 该方法包括如下步骤提供具有多孔结构的本体；在本体上设置至少一个实质上对流体密闭的栅栏；在本体上设置多个模穴，每个模穴具有由本体限定的模穴壁和位于本体表面的开口；其中所述步骤是以将实质上对流体密闭的栅栏设置在至少两个模 穴之间的方式来实现的；可选地，还包括如下步骤，即提供至少一个流体通道，所述流体 通道具有流体流入开口和流体流出开口，用于从通道流出开口通过本 体的多孔结构向模穴提供流体。
15、 一种制造模具的方法，所述模具使用大量的一种或多种适合 食用的食物原料，特别是适合人类食用的食物原料，来模制三维产品， 该模具包括本体，具有多孔结构和多个模穴，每个模穴具有由本体 限定的模穴壁和位于本体表面上的开口，其中本体包括至少一个实质 上对流体密闭的栅栏；所述方法包括如下步骤提供型模，所述型模 具有限定所要形成的本体的形状的型模腔；在型摸腔中要形成栅栏的 位置处设置流体不渗透带；用能够烧结的颗粒状原料填充型摸腔的剩 余空间；烧结颗粒状原料，从而获得具有多孔结构的烧结本体，并在 本体的表面形成多个模穴。
16、 根据权利要求15所述的方法，其中模具进一步包括至少一个 流体通道以及支撑元件，所述流体通道具有流体流入开口和流体流出 开口，用于从流体流出开口通过本体的多孔结构向模穴提供流体，所 述支撑元件具有从与本体的表面相对的背面支撑本体的支撑表面，所 述本体的表面具有模穴开口，而且流体通道由支撑元件的支撑表面和 本体的后面限定，该方法进一步包括提供支撑元件的步骤，优选限定 所述背面的型模部分设置有至少一个突起，从而在本体的背面获得相 应的凹槽，所述凹槽至少部分限定了模具的流体通道，更为优选地该 方法还包括如下步骤，即在实质上对流体流体的栅栏和支撑元件的支 撑表面之间设置密封元件。
17、 根据权利要求15所述的方法，其中模具进一步包括至少一个流体通道，所述流体通道具有流体流入开口和流体流出开口，用于从 通道流出开口通过本体的多孔结构向模穴提供流体，该方法进一步包 括如下步骤，即在用所述颗粒状材料填充型模腔的步骤和从本体中去 除填充元件的步骤之前，在所述型模腔的将要形成流体通道的位置上 设置填充元件，优选还包括如下步骤，即在进一步加工烧结模具本体 的表面以便形成模穴。
18、 一种模具的制造方法，所述模具使用大量的一种或多种适合 食用的食物原料，特别是适合人类食用的食物原料，来模制三维产品， 所述模具包括本体，具有多孔结构和多个模穴，每个模穴具有由本 体限定的模穴壁和位于本体表面上的开口，其中本体包括至少一个实 质上对流体密闭的栅栏；所述方法包括如下步骤在型模中烧结颗粒 状原料从而获得具有多孔结构的烧结本体，在烧结本体上将要形成栅 栏的位置局部注入注入介质，在本体的表面上形成模穴；其中优选模 具进一步包括至少一个流体通道以及支撑元件，所述流体通道具有流 体流入开口和流体流出开口 ，用于从流体流出开口通过本体的多孔结 构向模穴提供流体，所述支撑元件具有从与本体的表面相对的背面支 撑本体的支撑表面，所述本体的表面具有模穴开口，而且流体通道由 支撑元件的支撑表面和本体的背面限定，该方法进一步包括提供支撑 元件的步骤，更优选地限定所述背面的型模部分设置有至少一个突起， 从而在本体的背面获得相应的凹槽，所述凹槽至少部分地限定了模具 上的流体通道。
19、 根据权利要求18所述的方法，还包括如下步骤，即在实质上 对流体密闭的栅栏和支撑元件的支撑表面之间设置密封元件。
20、 根据权利要求18或19所述的方法，其中所述模具进一步包 括至少一个流体通道，所述流体通道具有流体流入开口和流体流出开 口，用于从通道流出开口通过模具本体的多孔结构向模穴提供流体， 该方法进一步包括如下步骤，即在用所述颗粒状材料填充型模腔的步 骤和从本体中去除填充元件的步骤之前，在所述型模腔的将要形成流体通道的位置上设置填充元件，优选还包括如下步骤，即在进一步加 工烧结本体的表面以便形成模穴。
21、根据权利要求18-20中任何一项所述的方法，其中注入介质被注入在本体的一个表面上，同时在本体的相对表面上施加抽吸力。
全文摘要
本发明提供一种模制三维产品的模具、系统和制造该模具的方法，该模具使用大量的一种或多种适合食用的食物原料，特别是适合人类食用的食物原料，包括本体，具有多孔结构和多个模穴，每个模穴具有由本体限定的模穴壁和位于本体表面上的开口，其中本体包括至少一个实质上对流体密闭的栅栏。
文档编号A23P1/10GK101444323SQ200810180750
公开日2009年6月3日 申请日期2008年11月28日 优先权日2007年11月28日
发明者H·F·J·M·范德伊尔登, W·G·M·博姆 申请人:斯托克泰坦公司