3D食物列印成新趨勢,突破哪些關鍵限制才能達到印刷可食的境界?
3D食物列印成新趨勢,突破哪些關鍵限制才能達到印刷可食的境界?
2021.01.12 | 智慧製造

你能想像這樣的未來嗎?想吃什麼不用上超市,只需要一台食物列印機就搞定?目前最普遍常見的食物列印機,應該就屬鬆餅列印機了,透過鬆餅麵糊加熱變色的特性,甚至能利用列印的過程創造出不同的畫面,除了平面的列印之外,3D立體的結構呈現,也是一個發展的新趨勢,但又有哪些事情是需要克服的呢?

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圖/ Dinara Kasko

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三維列印技術結合計算機輔助,讓食物列印技術開始發展

所謂的 增材製造 (Additive manufacturing,簡稱AM),是一項新興技術,也被稱之為 三維列印技術 (three-dimensional printing ,簡稱3DP),在諸多領域中逐漸受到關注,其中更包含農業與食品科學領域。在食品科學領域上,將增材技術結合計算機輔助設計(CAD)的數據,再利用3維(3D)機械處理的呈現方式,這項技術應用於食品製造,3D食物列印機就誕生了!

《食品科學與技術趨勢》於日前刊出的最新趨勢中指出,3D食物列印的發展重點不僅是食材油墨配方需不斷優化,列印系統與列印機具零件的開發更為重要。

食材油墨學問大,太稠太稀都不可行

缺乏流動性是3D食物列印在食材油墨製備上,面臨最大的開發困難,若是食物油墨不能順暢在列印機內的管線輸出,就可能會有機器零件卡住的問題,亦或者會造成列印途中中斷,也就會影響到列印結構,導致不成形等狀況發生。食材油墨的型態與適用性決定了後續列印機,在操作上的成功與否,這類油墨的穩定性取決於聚合性材料的適用性,如聚乳酸(PLA)等。

巧克力便是一種很適合的食物油墨材料,具有好控制、可塑性高等優點。

要適用於食物列印的聚合物,必須要具有在冷熱循環的狀態下,都能容易切斷且材質不易受到改變的特性。更重要的是,在考慮這類添加物應用於食品時,會有安全限量與使用允許量的限制等,目前通過使用的聚合物僅需要少量,就可以使油墨達到良好的適用性。

不過,並不是每一樣食材都可以轉換成為食材油墨,如蔬菜由於水分含量高,碳水化合物、脂肪、蛋白質的含量低,其凝膠化、結塊等特性,不適用於食材油墨的製造。

通常,食材可印刷特性取決於其稠度、黏度、固化性等,這些因素是機械性能無法輔助改變的特性,也因此這類的食材能否順利成為3D食物列印的一員,還有待食材特性的調整技術進步,亦或者改變現有的列印機性能。

計算精準是3D食物列印的發展重點

3D食物列印並不是列印出來就可以吃,還需要經過加熱等烹調步驟,也因此列印機是否附加烹調功能也就更為重要,3D食物列印最具吸引力的地方是,不需要利用任何模具就可以達到複雜的結構,若是過程中有坍塌或變形,也就失去了這項優勢。

但這同時也說明了,機器是否能夠穩定且精準的印刷出預設的食材樣貌,成為至關重要的成功點。曾有研究利用餅乾麵團進行測試,由於機具的限制,餅乾油墨的油脂含量需要減少,但油脂減少卻也使餅乾麵團在加熱的過程中形狀變形。

用腦控制列印機?未來全用想像就可行

3D列印技術最早被應用於材料科學、工程學、醫學與農業、食品科學等。由於技術不斷更新,設計與生產相結合的列印產品,橫跨各類聚合物,包含陶瓷、粉狀油墨、細胞培養或是以生物聚合為基底的油墨、混凝土、金屬與食品等。

也由於這類技術的開發,消費者未來也可以在自家列印食物,甚至有研究學者提出應該要加強食材列印機與人之間的關係,將健康等數據導入,進而對人類攝取飲食有所幫助。舉例來說,如果今天想要列印一塊巧克力,根據匯入的健康數據,包含心律、運動強度等,這塊巧克力可以根據數據的分析,自行調整厚薄大小,為使用者量身定制、達成健康平衡需求機制。

think shutterstock
圖/ ShutterStock

未來甚至有科學家研究,希望利用人類大腦思考所發射的信號,結合計算機數據的演進分析,利用「想像的」,列印機自動就會在可塑造範圍內,根據想像的形狀、大小口味等,列印出你腦中所想的食物。

了解3D食材列印,不僅是列印機的開發需要不斷進步,食材適用性的開發也有待研究團隊的努力,後續的產品質地、結構、外觀與顏色這類變化,也都需要在研發過程中考量進去,全面性的評估才能讓3D食材列印達到最好的發揮空間。

責任編輯:文潔琳、蕭閔云
本文授權轉載自:食力

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重塑世代的起點!BMW Neue Klasse 以傳奇之名開創未來移動新紀元
重塑世代的起點!BMW Neue Klasse 以傳奇之名開創未來移動新紀元

當前資訊爆炸與人工智慧交織的時代,全球豪華電動車壇不乏以規格參數堆疊或繁複華麗行車介面構築而起的新世代車款。然而,當諸多品牌積極將旗下新世代車款朝向「四輪電子產品」為目標發展時,百年造車巨擘 BMW 卻選擇回歸最純粹的造車目標,重新思考要如何以一款全新的車,來定義下個世代的駕馭體驗。

BMW 給出的解答,是一個貫穿品牌歷史、代表革新的名字:Neue Klasse。這不是單一車型的行銷話術,而是一場從零開始、重新定義 Software-Defined Vehicle(SDV,軟體定義汽車)的軟硬體融合革命!

拒當裝上車輪的 iPad!Neue Klasse 建置全新融合架構

將時間軸線拉回 1960 年代,BMW 曾以第一代 Neue Klasse(BMW 1500)打破典範,化解危機並確立超過半世紀的品牌榮耀。1960 年代的 Neue Klasse 是一場深刻影響汽車工業的世紀革新,精準填補了豪車與小車間的市場缺口、開創全球「運動房車」全新級距,更奠定品牌「以駕駛者為中心」的設計語彙,寫下 BMW 接下來半個世紀的靈魂藍圖。發展超過一甲子後,BMW 再次啟用「Neue Klasse」此對於品牌擁有重要意義之傳奇系列。這絕非強調行銷的懷舊或是復刻手法,而是 BMW 期望再次從歷史中汲取經驗,當產業再次面臨典範轉移之際,BMW選擇主動出擊,重新定義自身。Neue Klasse 的誕生,並非賣弄懷舊情緒,而是選擇在電動化與數位化交叉口,主動定義未來的造車標準。

1961 年法蘭克福車展上首度亮相的 BMW 1500,象徵品牌從產品到營運思維的全面轉變。當年的革新勇
1961 年法蘭克福車展上首度亮相的 BMW 1500,象徵品牌從產品到營運思維的全面轉變。當年的革新勇氣,不僅化解了企業危機,更奠定了半世紀以來豪車市場的典範。
圖/ BMW

過往,汽車或許只是將人們從 A 點運送至 B 點的交通工具;但在數位與電動化浪潮推動下,許多車廠僅將「軟體定義」理解為頻繁的 OTA 升級或介面更換。然而,BMW 認為真正的 SDV 意義,必須是造車思維的全面革新。Neue Klasse 建立在一套全新的軟硬體整合架構上,將電子電氣架構(E/E Architecture)、電驅技術、數位互動與永續生產全面重構。BMW 不是被動的將新科技「塞入」舊車殼,而是從基礎的運算邏輯出發,打造一套能持續進化、且品牌靈魂不滅的新世代移動工具。

簡而言之,Neue Klasse 象徵 BMW 從產品設計、電驅科技、數位互動到生產思維的全面重塑,成為開啟下一個純電百年的關鍵轉型起點。

解開多螢幕堆疊的產業迷思!「全視域顯示系統」重構人機介面

Neue Klasse 如何道出品牌自身對於 SDV 的重新解讀,可以從座艙科技介面談起。當前新能源車市場普遍陷入「多螢幕競速」的迷思,過多、過大的螢幕與複雜的子選單,反而導致駕駛人注意力嚴重分散,成為當代人機介面(HMI / UX)於設計面與使用面向的重大痛點。

BMW 秉持駕馭至上的造車理念,在 Neue Klasse 架構下研發出顛覆性的座艙科技:「BMW Panoramic Vision 全視域顯示系統」。

此項技術突破性的將前擋風玻璃下緣全寬度轉換為高解析度顯示區域。結合 3D 車況抬頭顯示器與駕駛導向懸浮中控螢幕,所有關鍵行車資訊都精準投影於駕駛者最自然的視線水平線上。

配合零層級架構的介面設計與獨家專利塗層,即便在強光直射或戴墨鏡下也能清晰判讀。BMW 運用極致的人體工學與投影技術,將科技巧妙隱形於駕駛體驗之中,讓資訊傳遞回歸直覺與安全。

iX3 橫跨前擋風玻璃下緣的 BMW 全視域顯示系統、微傾向駕駛者的懸浮中控螢幕,配合超感智慧方向盤,實現
iX3 橫跨前擋風玻璃下緣的 BMW 全視域顯示系統、微傾向駕駛者的懸浮中控螢幕,配合超感智慧方向盤,實現「眼不離路、手不離盤」的直覺式駕馭體驗。
圖/ BMW

單一超級大腦即時協調!「Heart of Joy」打造極致動態控制網

傳統車輛的動力、煞車、懸吊與轉向,通常由數十個分散的控制單元(ECU)各自運作,彼此間訊號傳遞的延遲,往往成為純電時代限制操控靈敏度與順暢感的原因。

Neue Klasse 徹底打破這種分散式邏輯,導入了四組中央集中式「超級大腦」。其中,掌管駕馭靈魂的 Heart of Joy 駕趣核心,實現了高達 10 倍的運算速度提升。而這,更是 BMW 重新定義 SDV 的最佳體現。

「10 倍速」背後的真正技術價值,在於 BMW 將底盤控制、動力分配、煞車煞停與轉向演算法,全部整合至同一個高效能系統內進行同步運作。每秒進行高達 1,000 次的超高速精密運算,讓前後軸馬達輸出與動能回收達成毫秒級的完美協調,更令人驚豔的是,日常高達 98% 的煞車都能單靠平順的「動能回收」完成,實體煞車僅在必要時無縫介入。這不僅大幅提升能源效率,更徹底消除了傳統電動車動能回收時的頓挫感。無論是高速過彎的穩定性還是踏板回饋的細致度,都達到傳統架構無法企及的即時性,讓純電駕馭依然充滿悸動與溫度。

全新 BMW iX3 搭載 Heart of Joy 駕趣核心與第六代 eDrive 科技,以毫秒級的精準控制,
全新 BMW iX3 搭載 Heart of Joy 駕趣核心與第六代 eDrive 科技,以毫秒級的精準控制,在公路馳騁中完美詮釋純電時代的極致操控。
圖/ BMW

首款跨世代量產結晶 BMW iX3 以產品實績宣告未來已屆

從 1961 年法蘭克福車展上亮相的初代 Neue Klasse,到如今蓄勢待發的新世代純電陣容,跨越六十餘年的時空,車輛的外觀形態與動力心臟或許截然不同,但 BMW 對於「駕馭樂趣」的追求從未改變。

身為 Neue Klasse 架構下的首款純電豪華休旅量產車,全新 BMW iX3 絕非只是一台新車上市,而是 BMW 移動願景的具體實踐。

從設計語言分析,iX3 摒棄繁複飾條,以如隕石雕琢般的一體化線條形塑車身;前臉標誌性的垂直飾光水箱護罩,在致敬經典的同時,巧妙包裹了高階雷達與感測器,達成「形式服從功能」的科技美學。

全新 BMW iX3 以垂直式飾光水箱護罩向初代 Neue Klasse 致敬,搭配如雕刻般流暢的一體式線條
全新 BMW iX3 以垂直式飾光水箱護罩向初代 Neue Klasse 致敬,搭配如雕刻般流暢的一體式線條與幾何輪弧設計,在傳承經典基因的同時,展現前瞻未來的純電豪華姿態。
圖/ BMW

而在海外市場開賣後短時間內訂單爆發、甚至吸引高比例非 BMW 車主的實績,更強烈證明了市場對於這套跨世代理念的高度認同。

跨越世代的革新之作,即將在台灣市場開啟宣傳與銷售。這不僅是一台新車的登台,更是 BMW 再次向世界宣告:未來無需等待被定義,因為極致的駕馭體驗,始終由 BMW 主動創造。

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