CN109394365B - 一种陶瓷牙下曝式光固化制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种陶瓷牙下曝式光固化制备方法，包括设计三维模型的步骤、对三维模型进行切片分层以生成导入用于控制下曝式光固化成型机的控制器内的代码步骤及控制器控制下曝式光固化成型机打印陶瓷牙的步骤，a.打印平台向下滑移至沉入料槽底部光固化液体内的下极限位置；b.投影仪一直工作，产生的光线穿过料槽底部处的透光区域再照射于打印平台上；c.驱动器驱使滑板滑移至遮挡透光区域的遮挡位置；d.打印平台向上滑移一个固化层的距离；e.驱动器驱使滑板滑移至露出透光区域的复位位置，使光固化层上固化出新的光固化层；f.不断重复步骤c至e，直至打印出陶瓷牙为止；以提高陶瓷牙质量和确保投影仪的寿命。

Description

一种陶瓷牙下曝式光固化制备方法

技术领域

本发明涉及3D打印的光固化领域，尤其涉及一种陶瓷牙下曝式光固化制备方法。

背景技术

随着经济的不断发展及社会的不断进步，为工业企业的蓬勃发展提供强有力的经济及技术支柱，从而促使工业企业不断研发新产品投放市场，以促使社会进步。

其中，对于3D打印机来说，其是目前比较新的产品。由于3D打印机具有自身的优点，故使得3D打印机广泛地应用于牙科、骨科和微传感器等场合。

对于陶瓷牙来说，其离不开陶瓷树脂的使用。由于陶瓷树脂属于易沉淀的树脂材料，使得料槽内的光固化液体因沉淀而使得料槽内的光固化液体分布不均匀，进而使得打印出来的陶瓷牙各处的光固化液体分布不均，一方面影响到陶瓷牙的力学性能，另一方面影响到陶瓷牙的打印质量；同时，在打印平台逐层固化出光固化层时，需要控制器控制投影仪间断性的开闭，且众所知，投影仪在间断性开闭瞬间因电流过大而缩知投影仪正常寿命，相应地增加了使用成本。

申请号为201610504286.6的一种数字化面投影成形陶瓷牙冠桥制备方法提供了一种快速、高精度的数字化投影成形陶瓷牙冠桥制备方法，但仍需要投影仪间断性开闭，这样会大大缩短投影仪的使用寿命。同时光固化液体会沉淀在底部，使得打印出来的陶瓷牙冠桥只能相比传统方式即激光选区熔化技术而言的精度高。

因此，有必要提供一种防止光固化液体沉淀以确保陶瓷牙力学性能和打印精度并确保投影仪正常寿命的陶瓷牙下曝式光固化制备方法来克服上述的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中至少一种问题，提供一种陶瓷牙下曝式光固化制备方法，能够防止光固化液体沉淀以确保陶瓷牙力学性能和打印精度并确保投影仪正常寿命。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种陶瓷牙下曝式光固化制备方法，包括如下步骤：

（1）采用三维设计软件对陶瓷牙建模，以生成匹配陶瓷牙的三维模型，（2）采用分层软件对三维模型进行切片分层，以得到各截面的轮廓数据，并将该轮廓数据生成光固化成型所需的代码，再将代码导入用于控制下曝式光固化成型机的控制器内，（3）控制器根据代码控制下曝式光固化成型机打印陶瓷牙，步骤有：a.打印平台向下滑移至沉入光固化液体内，b.投影仪一直工作，产生的光线穿过料槽底部处的透光区域再照射于打印平台上，c.驱动器驱使滑板滑移至遮挡透光区域的遮挡位置，d.打印平台向上滑移，e.驱动器驱使滑板滑移至露出透光区域的复位位置，使光固化层上固化出新的光固化层，f.不断重复步骤c至e，直至打印出陶瓷牙为止。

优选地，步骤（3）所述控制器根据代码控制下曝式光固化成型机打印陶瓷牙，步骤有：a.控制器控制升降电机正转以驱使打印平台向下滑移至沉入料槽所成装的光固化液体内，b.控制器控制投影仪一直工作，使工作的投影仪产生的光线穿过料槽底部处的透光区域再照射于打印平台上，从而使打印平台上固化出一层光固化层，c.控制器控制驱动器以驱使料槽内且位于打印平台下方的滑板滑移至遮挡透光区域的遮挡位置，以阻挡投影仪产生的光线照射于打印平台上，d.控制器控制升降电机反转以驱使打印平台向上滑移一个固化层的距离，e.控制器控制驱动器以驱使滑板滑移至露出透光区域的复位位置，以允许投影仪产生的光线照射于打印平台上，从而使光固化层上固化出新的光固化层，f.不断重复步骤c至e，直至打印出陶瓷牙为止。

优选地，步骤c和e中，所述驱动器做同一方向的转动。这样有效地克服因驱动器频繁正反转而缩短驱动器的正常寿命的缺陷。

优选地，所述驱动器驱使滑板由遮盖位置切换至复位位置的滑移速度大于由复位位置切换至遮盖位置的滑移速度。使得滑板在滑移至遮盖位置时能更缓和，在滑移至复位位置更快速，这样起来有效的防沉作用。

优选地，所述驱动器通过曲柄和连杆去带动滑板于遮盖位置与复位位置之间切换。可防止控制器控制投影仪间隔性开闭。

优选地，所述驱动器驱使滑板相对于料槽做往复滑移，以实现遮盖位置与复位位置之间切换。

优选地，步骤c和e中，所述驱动器驱使所述滑板以连动毛刷做刮刷透光区域的滑移，但不限于此。一方面能确保透光区域的透光效果，另一方面还能对光固化液体进行搅动。

优选地，所述分层软件对三维模型进行层厚为0.1-0.2毫米的切片分层。可根据实际需要选择切片分层厚度，以得到各截面的轮廓数据。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

由驱动器驱使滑板于遮盖位置与复位位置之间切换过程中，

一方面使得于遮盖位置与复位位置之间切换的滑板能对正在沉淀的材料进行搅动，使其光固化液体均匀分布在光固化液体中，从而确保打印出的陶瓷牙的力学性能及打印精度；

另一方面，通过滑板遮盖或露出透光区域遮盖，故在打印平台逐层固化出光固化层时不需要控制器控制投影仪间断性开闭，因而确保投影仪的正常寿命。

附图说明

图1是本发明的陶瓷牙下曝式光固化制备方法的流程图；

图2是本发明的下曝式陶瓷光固化成型机的平面结构示意图；

图3是图2所示的下曝式陶瓷光固化成型机在隐藏升降驱动电机及机架后且滑板滑至遮盖位置时的平面结构示意图；

图4是图2所示的下曝式陶瓷光固化成型机在隐藏升降驱动电机及机架后且滑板滑至复位位置时的平面结构示意图；

图5是图2所示的下曝式陶瓷光固化成型机在隐藏升降驱动电机及机架后且滑板滑至遮盖位置及打印平台滑移至下极限位置时的平面结构示意图；

附图标记说明

机架10；控制器11；投影仪20；打印平台30；升降丝杆34；升降丝母35；升降电机40；料槽50；腔口511；料腔51；透光区域52；侧壁53；侧腔壁54；直线导轨55；转轴60；曲柄70；连杆80；滑板91；驱动器92；毛刷93。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

此外，若有“第一”、“第二”等术语仅用于描述目的，主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分（具体的种类和构造可能相同也可能不同），并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

实施例1

如图1所示，本发明的陶瓷牙下曝式光固化制备方法包括如下步骤：

S1、采用三维设计软件对陶瓷牙建模，以生成匹配陶瓷牙的三维模型，其中三维设计软件可以是Solidworks、pro/e或UG等，可根据实际需要选择；

S2、采用分层软件对三维模型进行切片分层，其中分层软件可以是Hyperworks、I-DEAS或Solidworks等，可根据实际需要选择；对三维模型进行层厚为0.1毫米切片分层，当然，还可以以层厚为0.15毫米或0.2毫米切片分层，可根据实际需要选择切片分层厚度，以得到各截面的轮廓数据，并将该轮廓数据生成光固化成型所需的代码，再将代码导入用于控制下曝式光固化成型机的控制器内；以及

S3、控制器根据代码控制下曝式光固化成型机打印陶瓷牙，具体步骤有：

a.控制器控制升降电机正转以驱使打印平台向下滑移至料槽中，打印平台向下滑移至光固化液体内的下极限位置；

b.控制器控制投影仪一直工作，使工作的投影仪产生的光线穿过料槽底部处的透光区域再照射于打印平台上，从而使打印平台上固化出一层光固化层；

c. 控制器控制驱动器去驱使料槽内且位于打印平台下方的滑板滑移至遮挡透光区域的遮挡位置，以阻挡投影仪产生的光线照射于打印平台上；

d.控制器控制升降电机反转以驱使打印平台向上滑移一个固化层的距离；

e.控制器控制驱动器去驱使滑板滑移至露出透光区域的复位位置，以允许投影仪产生的光线照射于打印平台上，从而使光固化层上固化出新的光固化层；

f.不断重复步骤c至e，直至打印出陶瓷牙为止。更具体地，如下：

在步骤c和e中，控制器控制驱动器做同一方向的转动，例如控制驱动器正转或反转，这样有效地克服因驱动器频繁正反转而缩短驱动器的正常寿命的缺陷。

驱动器驱使滑板沿料槽的长度方向往复滑移以实现遮盖位置与复位位置之间切换，以匹配料槽的长度。

在步骤c和e中，驱动器驱使滑板去连动紧贴料槽之槽底的毛刷做刮刷透光区域的滑移，一方面能确保透光区域的透光效果，另一方面还能对光固化液体进行搅动。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上，使用陶瓷牙下曝式光固化制备方法的设备。

如图2至图5所示，一种用于陶瓷牙下曝式光固化的成型机包括机架10、投影仪20、控制器11、打印平台30、升降电机40、料槽50、转轴60、曲柄70、连杆80、滑板91及用于驱使转轴60旋转并与控制器11电性连接的驱动器92。料槽50安装于机架10处，由机架10为料槽50提供支撑固定；料槽50具有腔口511朝上布置并用于盛装光固化液体的料腔51，以便于打印平台30向下经过腔口511而移入料腔51内，或向上经过腔口511而移离料腔51；料槽50的底部具有透光区域52，以允许投影仪20产生的光线经过透光区域52而进入料腔51内；具体地，料槽50的长度方向与机架10的长度方向（即双箭头B所指方向）相一致，料槽50的宽度方向与机架10的宽度方向相一致，以使得料槽50在机架10上的布置更合理紧凑。投影仪20安装于机架10上，由机架10为投影仪20提供支撑；投影仪20位于料槽50的下方，投影仪20产生的光线穿过透光区域52照射于料腔51内，以满足光固化的需求。打印平台30位于透光区域52正上方，以满足投影仪20产生的光线使打印平台30凝固出光固化层。升降电机40安装于机架10上，由机架10为升降电机40提供支撑固定；升降电机40驱使打印平台30沿机架10上下方向（即双箭头A所指方向）做往复的升降，打印平台30在升降电机40的驱使下选择性地移入或移离料腔51，以满足逐层打印的需求。控制器11还分别与升降电机40和投影仪20电性连接，以控制它们协调工作。转轴60沿料槽50的宽度方向呈密封地穿置于料槽50的侧壁53处，即是说，转轴60与料槽50的侧壁53的穿置配合处被密封处理，以防止料槽50内的光固化液体由转轴60与料槽50之侧壁53二者之间的穿置配合处往外界渗透。驱动器92位于料腔51外并安装于料槽50的侧壁53上，由料槽50的侧壁53对驱动器92提供支撑，较优的是，驱动器92选择为步进电机以提高驱动精度，此时步进电机的输出端与转轴60连接。曲柄70、连杆80及滑板91各位于料腔52内，与位于料腔52外的驱动器92相分隔开；曲柄70的第一端安装于转轴60上，曲柄70的第二端与连杆80的第一端铰接，连杆80的第二端与滑板91铰接，滑板91沿料槽50的长度方向（即双箭头B所指方向）滑设于料腔51的侧腔壁54上，滑板91还沿机架10上下方向位于透光区域52与打印平台30之间，使得驱动器92通过曲柄70及连杆80选择性地驱动滑板92滑移至遮盖透光区域52的遮盖位置，状态见图3或图5所示，或者滑移至露出透光区域52的复位位置，状态见图4所示，因此，通过滑板91对透光区域52的遮盖或露出，即可防止控制器11控制投影仪20间隔性开闭。更具体地，如下：

如图2至图5所示，料腔51的侧腔壁54上设有直线导轨55，滑板91的侧壁上安装有直线滑块，直线滑块滑套于直线导轨55上，使得滑板91借助直线导轨55和直线滑块的配合而更平稳可靠地于料腔51的侧腔壁54上滑移；具体地，直线导轨55分别布置于料腔51在宽度方向相对的两侧腔壁54上，直线滑块分别布置于滑板91在宽度方向相对的两侧壁上，一方面使得滑板91与侧腔壁54之间的连接强度更好，另一方面使得直线导轨55与直线滑块二者的布置更合理紧凑。

如图4及图5所示，打印平台30在往复滑移过程中具有如图5所示的下极限位置及如图4所示的上极限位置，下极限位置时的打印平台30呈间隔开地位于遮盖位置时的滑板91正上方，即是说，打印平台30的上下滑移不会对滑板91的水平滑移造成阻挡，因而确保二者工作的可靠性。

如图2至图5所示，滑板91的下方安装有毛刷93，毛刷93的长度方向沿料槽50的宽度方向布置，毛刷93的下端紧贴于料腔51的底壁，故在滑板91做水平的往复滑移过程中，带动毛刷93往复刮刷料腔51的底壁，防止光固化液体颗粒沉淀物因堆积于透光区域52而影响到透光效果，从而确保透光区域52透光可靠性。

如图2所示，机架10安装有沿机架10上下方向布置的升降丝杆34，打印平台30安装有滑套于升降丝杆34上的升降丝母35，此时的升降电机40之输出端呈朝下布置，并与升降丝杆34连接，由升降电机40通过升降丝杆34和升降丝母35的配合能更精准可靠地驱使打印平台30上下升降。

实施例3

如图1-图5所示，驱动器驱使滑板91由遮盖位置切换至复位位置的滑移速度大于由复位位置切换至遮盖位置的滑移速度，使得滑板91在滑移至遮盖位置时能更缓和，在滑移至复位位置更快速，这样起来有效的防沉作用；举例而言，做同一方向旋转的驱动器92通过曲柄70和连杆80去带动滑板91于遮盖位置与复位位置之间切换，使得驱动器92、曲柄70、连杆80及滑板91四者之间构成移动机构，以使滑板91由遮盖位置切换至复位位置的滑移速度大于由复位位置切换至遮盖位置的滑移速度，因此，滑移91在滑移至遮盖透光区域的遮盖位置过程中更平稳；在滑板91滑移至露出透光区域52的复位位置具有急回特性，使得滑板对正在沉淀的光固化液体进行更可靠的搅动，使其光固化液体颗粒均匀分布在光固化液体中，此时搅动后的光固化液体颗粒均匀分布的光固化液体随即被投影仪光固化，进一步地提高陶瓷牙的质量及力学性能。

结合图1-5，对本发明的下曝式陶瓷光固化成型机的工作原理进行说明：工作时，控制器11先控制升降电机40工作，由升降电机40通过升降丝杆34和升降丝母35的配合驱使打印平台30经过腔口511移入料腔51内，直到打印平台30滑移至下极限位置，状态见图5所示；此时，控制器11控制驱动器92工作，由工作的驱动器92通过转轴60、曲柄70及连杆80带动滑板91由图3所示的遮盖位置滑移至图4所示的复位位置；紧接着，控制器11控制投影仪30打开，由打开的投影仪30产生穿过透光区域52的光线再照射于打印平台30上，使打印平台30光固化出一层光固化层；接着，控制器11再控制驱动器92工作，由驱动器92驱使滑板91由复位位置切换至遮盖位置，此时控制器11再控制升降电机40工作，由升降电机40驱使打印平台30向上滑移一个光固化层的距离；然后，控制器11再控制驱动器92工作，由驱动器92驱使滑板91由遮盖位置切换至复位位置，使得之前打开的投影仪30所产生光线再照射于打印平台30上，再使打印平台30的光固化层形成新的光固化层，因此，在打印过程中不需要间隔性的开闭投影仪30。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种陶瓷牙下曝式光固化制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）采用三维设计软件对陶瓷牙建模，以生成匹配陶瓷牙的三维模型，

（2）采用分层软件对三维模型进行切片分层，以得到各截面的轮廓数据，并将该轮廓数据生成光固化成型所需的代码，再将代码导入用于控制下曝式光固化成型机的控制器内，

（3）控制器根据代码控制下曝式光固化成型机打印陶瓷牙，步骤有：

a.打印平台向下滑移至沉入光固化液体内；

b.投影仪一直工作，产生的光线穿过料槽底部处的透光区域再照射于打印平台上；

c.驱动器驱使滑板滑移至遮盖透光区域的遮盖位置；

d.打印平台向上滑移；

e.驱动器驱使滑板滑移至露出透光区域的复位位置，使光固化层上固化出新的光固化层；

f.不断重复步骤c至e，直至打印出陶瓷牙为止；

所述陶瓷牙下曝式光固化制备方法使用用于陶瓷牙下曝式光固化的成型机，包括机架、投影仪、控制器、打印平台、升降电机、料槽、转轴、曲柄、连杆、滑板及用于驱使转轴旋转并与控制器电性连接的驱动器；料槽安装于机架处，由机架为料槽提供支撑固定；料槽具有腔口朝上布置并用于盛装光固化液体的料腔，以便于打印平台向下经过腔口而移入料腔内，或向上经过腔口而移离料腔；料槽的底部具有透光区域，以允许投影仪产生的光线经过透光区域而进入料腔内；投影仪安装于机架上，由机架为投影仪提供支撑；投影仪位于料槽的下方，投影仪产生的光线穿过透光区域照射于料腔内，以满足光固化的需求；打印平台位于透光区域正上方，以满足投影仪产生的光线使打印平台凝固出光固化层；升降电机安装于机架上，由机架为升降电机提供支撑固定；升降电机驱使打印平台沿机架上下方向做往复的升降，打印平台在升降电机的驱使下选择性地移入或移离料腔，以满足逐层打印的需求；控制器还分别与升降电机和投影仪电性连接，以控制它们协调工作；转轴沿料槽的宽度方向呈密封地穿置于料槽的侧壁处，以防止料槽内的光固化液体由转轴与料槽之侧壁二者之间的穿置配合处往外界渗透；驱动器位于料腔外并安装于料槽的侧壁上，由料槽的侧壁对驱动器提供支撑；曲柄、连杆及滑板各位于料腔内，与位于料腔外的驱动器相分隔开；曲柄的第一端安装于转轴上，曲柄的第二端与连杆的第一端铰接，连杆的第二端与滑板铰接，滑板沿料槽的长度方向滑设于料腔的侧腔壁上，滑板还沿机架上下方向位于透光区域与打印平台之间，使得驱动器通过曲柄及连杆选择性地驱动滑板滑移至遮盖透光区域的遮盖位置，或者滑移至露出透光区域的复位位置；滑板的下方安装有毛刷。

2.根据权利要求1所述的陶瓷牙下曝式光固化制备方法，其特征在于，步骤（3）所述控制器根据代码控制下曝式光固化成型机打印陶瓷牙，步骤有：

a.控制器控制升降电机正转以驱使打印平台向下滑移至沉入料槽所成装的光固化液体内；

b.控制器控制投影仪一直工作，使工作的投影仪产生的光线穿过料槽底部处的透光区域再照射于打印平台上，从而使打印平台上固化出一层光固化层；

c.控制器控制驱动器以驱使料槽内且位于打印平台下方的滑板滑移至遮盖透光区域的遮盖位置，以阻挡投影仪产生的光线照射于打印平台上；

d.控制器控制升降电机反转以驱使打印平台向上滑移一个固化层的距离；

e.控制器控制驱动器以驱使滑板滑移至露出透光区域的复位位置，以允许投影仪产生的光线照射于打印平台上，从而使光固化层上固化出新的光固化层；

f.不断重复步骤c至e，直至打印出陶瓷牙为止。

3.根据权利要求1所述的陶瓷牙下曝式光固化制备方法，其特征在于，步骤c和e中，所述驱动器做同一方向的转动。

4.根据权利要求1所述的陶瓷牙下曝式光固化制备方法，其特征在于，所述驱动器驱使滑板由遮盖位置切换至复位位置的滑移速度大于由复位位置切换至遮盖位置的滑移速度。

5.根据权利要求1所述的陶瓷牙下曝式光固化制备方法，其特征在于，所述驱动器驱使滑板相对于料槽做往复滑移，以实现遮盖位置与复位位置之间切换。

6.根据权利要求1所述的陶瓷牙下曝式光固化制备方法，其特征在于，步骤c和e中，所述驱动器驱使所述滑板以连动毛刷做刮刷透光区域的滑移。

7.根据权利要求1所述的陶瓷牙下曝式光固化制备方法，其特征在于，所述分层软件对三维模型进行层厚为0.1-0.2毫米的切片分层。

8.根据权利要求1所述的陶瓷牙下曝式光固化制备方法，其特征在于，所述毛刷的长度方向沿料槽的宽度方向布置，毛刷的下端紧贴于料腔的底壁。

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