CN110062693A - 树脂的表征和控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种用于改变与3D打印设备一起使用的过程中树脂的化学性质的方法。该方法包括：使用成像光谱仪监测过程中树脂、使用来自成像光谱仪的一个或多个光谱比较过程中树脂和模型，以及用稀释树脂稀释过程中树脂。
Description
技术领域
本发明主题一般涉及树脂的化学性质的控制和改变。
背景技术
增材制造(Additive Manufacturing)或3D打印通常用于使用液态光聚合物树脂(树脂)来创建模型。模型还可以用作铸模、原型、图案或最终产品。3D打印能够创建所需表面光洁度的复杂设计，其可能无法通过其他加工或制造方法创建。例如，立体光刻(SLA)铸造模具可用于制造涡轮机翼型件。
当使用3D打印来创建铸模时，通过铸造生产所得部件的质量至少部分地取决于模型的质量。模型的质量至少部分地取决于树脂的质量。虽然树脂的质量(包括化学和物理特性)在模型生产之前通常是已知的，但随着树脂老化，树脂的化学和物理特性向损耗改变，从而树脂失去其制作模型的能力。树脂的损耗导致模型碰撞的发生率增加，其中模型的树脂不能适当地固化或硬化，导致几何形状、公差或所需表面光洁度的损失，并最终丢弃模型和树脂。树脂的损耗通常发生在树脂的全部量被消耗掉之前(即树脂的使用寿命在树脂的物理量被消耗掉之前到期)，从而导致树脂的浪费、模型的废弃和成本的增加。
因此，需要一种在树脂老化时控制树脂化学性质的系统和方法。
发明内容
本发明的方面和优点将在以下说明书中被部分地进行阐述，或者可以从说明书中清楚地了解到，或者可以通过本发明的实施方式来学习。
本公开涉及一种改变过程中树脂(in-process resin)化学性质的方法，该树脂与3D打印设备一起使用。该方法包括使用成像光谱仪监测过程中树脂，使用来自成像光谱仪的一个或多个光谱比较过程中树脂和模型，并用稀释树脂(diluting resin)来稀释过程中树脂。
本公开的另一方面涉及一种表征和改变过程中树脂化学性质的计算机实施方法，该树脂与3D打印设备一起使用。该计算机实施方法包括：通过一个或多个计算装置，从成像光谱仪接收一个或多个第一光谱，其中一个或多个第一光谱限定过程中树脂的至少一个吸光度值与波数的关系。该计算机实施的方法还包括：通过一个或多个计算装置，从成像光谱仪接收一个或多个第二光谱，其中一个或多个第二光谱限定模型的至少一个吸光度值与波数的关系。该计算机实施方法还包括：至少部分地基于比较一个或多个第一光谱和一个或多个第二光谱，通过一个或多个计算装置，识别标准峰；至少部分地基于比较一个或多个第一光谱和一个或多个第二光谱，通过一个或多个计算装置，识别至少一个指示化学成分损耗的化学成分峰；至少部分地基于标准峰和至少一个化学成分峰，通过一个或多个计算装置，确定至少一个峰值比；以及至少基于至少一个峰值比的操作范围，通过一个或多个计算装置，产生过程中树脂的生命周期。
本发明公开内容的另一方面涉及一种用于表征和控制过程中树脂的化学性质的系统。该系统包括：3D打印设备，所述3D打印设备包括过程中树脂，并且被配置为制作模型；成像光谱仪，所述成像光谱仪被配置为输出至少一个光谱，所述光谱限定每个过程中树脂和模型的至少一个吸光度值与波数的关系；以及计算装置，所述计算装置被配置为操作3D打印设备和成像光谱仪。
参考以下说明书和所附权利要求，将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点。附图被包含在本说明书中并构成本说明书的一部分，阐述了本发明的实施方式，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
附图说明
本说明书阐述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整且可实现的公开，包括其最佳模式，其参考了本说明书附图，其中：
图1是用于树脂的示例性表征和控制系统图；
图2是图1所示的示例性系统的示例性光谱；
图3是从图1所示的示例性系统产生的示例性树脂级配(gradation)；
图4是从图1所示的示例性系统产生的示例性控制图；
图5是概述本公开的表征和控制树脂化学性质的方法的操作步骤流程图；以及
图6是树脂的表征和控制系统的另一个示例性实施方式。
在本说明书和附图中重复使用的附图标记旨在表示本发明的相同或类似的特征或元素。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的实施方式，其一个或多个实例在附图中示出。提供每个实例是为了解释本发明，而非限制本发明。事实上，本领域技术人员很清楚，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可以对本发明进行各种修改和改变。例如，作为一个实施方式的部分所阐述或描述的特征可以与另一个实施方式一起被用于产生又一个实施方式。因此，本发明旨在覆盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的这些修改和改变。
如本文所用，术语“第一”、“第二”和“第三”可互换使用以将一个组件与另一个组件区分开，并且不旨在表示各个组件的位置或重要性。
通常提供用于与3D打印设备一起使用时树脂的化学性质的表征和控制方法及系统。表征的方法和系统通过确定与3D打印设备一起使用的树脂的生命周期并使树脂返回到已知且可重复的化学状态来改进树脂表征和控制。在树脂损耗之前，对已知的、可重复的和可量化的化学性质的恢复，能减少模型毁坏和防止树脂损耗引起的树脂浪费。
尽管下面的公开涉及光聚合物树脂的特定化学成分和组成，但是本公开通常适用于用于3D打印、增材制造和其他聚合物系统的树脂，包括但不限于立体光刻(SLA)、光学制造、光固化、固体自由形式制造、固体成像、快速原型制作、树脂印刷、熔融沉积建模(FDM)、数字光处理(DLP)、多喷印刷(MLP)和活字印刷(Type Printing)。
现在参考附图，图1是与3D打印设备110(这里称为“3D打印机110”)一起使用的树脂100的表征和控制系统(这里称为“系统100”)的示例性实施方式。该系统包括3D打印机110、成像光谱仪120和计算装置130。3D打印机110制作一个或多个模型112。3D打印机110可包括平台113和喷嘴118，平台113被浸入填充有过程中树脂116(作为液态光聚合物树脂)的槽114(vat)中。在一个实施方式中，喷嘴118将紫外(UV)光暴露于槽114中的过程中树脂116，以通过固化过程中树脂116来制作模型112。在各种实施方式中，3D打印机110还可包括烘箱以烘烤模型112，从而进一步固化或硬化模型112内的光聚合物树脂。
系统100还包括计算装置130。计算装置130包括一个或多个处理器132和一个或多个存储器设备134。一个或多个存储器设备134存储指令136，当由一个或多个处理器132执行时，指令136导致一个或多个处理器132实施操作。在此进一步描述计算装置130的操作。
在系统100的一个实施方式中，计算装置130控制3D打印机110。在一个实例中，将所需模型112的3D模型(例如，CAD模型)上载到计算装置130。计算装置130将3D模型划分为多个薄层。计算装置130控制、连接和操作喷嘴118以使过程中树脂116的每个薄层暴露于UV光，从而将过程中树脂116的薄层固化成模型112的一部分。计算装置130还可以控制、连接和操作槽114内的平台113。平台113可以结合喷嘴118的操作，旋转或平移以进一步将过程中树脂116的每个薄层暴露于UV光。
在3D打印机110的其他实施方式中，喷嘴118将一定量的过程中树脂116从槽114沉积到平台113上。计算装置130控制喷嘴118以在多个薄层上沉积一定量的过程中树脂116。喷嘴118还可包括发光或发热源，以固化过程中树脂116。
在系统100的另一实施方式中，计算装置130控制成像光谱仪120。在各种实施方式中，成像光谱仪120是红外光谱仪。在其他实施方式中，成像光谱仪120是采用傅立叶变换红外光谱技术的傅里叶变换红外光谱仪。在一个实施方式中，红外光谱仪包括约14000cm-1至约4000cm-1的近红外范围。在另一个实施方式中，红外光谱仪包括约4000cm-1至约400cm-1的中红外范围。在又一个实施方式中，红外光谱仪包括约400cm-1至约10cm-1的远红外范围。在其他实施方式中，红外光谱仪可以包括近红外、中红外或远红外范围的重叠范围的组合。在其他实施方式中，成像光谱仪可以限定其他范围、规范或单元以描述成像光谱仪操作的电磁光谱的部分。
成像光谱仪120输出一个或多个第一光谱121，其限定过程中树脂116的至少一个吸光度值或发射值与波数光谱范围的关系。第一光谱121可以限定从约0到约100的百分比范围、或其十进制等效值、或其间的任何子集。波数的光谱范围可以限定倒数的厘米(cm-1)。
成像光谱仪120输出一个或多个第二光谱122，其限定模型112的至少一个吸光度值或发射值与波数光谱范围的关系。在一个实施方式中，模型112的第二光谱122由来自未使用或新的过程中树脂116的模型112产生。例如，第二光谱122由模型112产生，其中过程中树脂116在用于制作多个模型112之前具有已知的化学或物理特性。
在系统100的各种实施方式中，计算装置130确定过程中树脂116的一种或多种化学成分，并将过程中树脂116的一种或多种化学成分与第一光谱和/或第二光谱的至少一种化学成分峰相关联。在一个实施方式中，计算装置130使用表格、图形、图表或文件来确定过程中树脂116的一种或多种化学成分。
现在参考图2，提供第一光谱121和第二光谱122的图形200的示例性实施方式。在各种实施方式中，第一光谱121和/或第二光谱122可以以其他格式提供，例如但不限于逗号分隔值文件、表格或列表数据、电子表格、数据库或其他图形类型，包括对应于光谱范围波数的至少一个吸光度值或发射值。
参考图1和2，系统100的计算装置130至少部分地基于比较一个或多个第一光谱和一个或多个第二光谱来识别标准峰。在一个实施方式中，标准峰通过多种化学成分来识别，所述化学成分有助于第一和/或第二光谱的峰的吸光度值或发射值。在图2所示的示例性实施方式中，计算装置130输出的图形200为第一光谱121和第二光谱122的重叠。标准峰212可以出现在至少大部分化学成分对波数值125处的吸光度值或发射值124有贡献的情况下。在另一个实施方式中，过程中树脂116包括一种或多种化学成分，其限定引发剂化学成分和反应性化学成分，标准峰212可包括过程中树脂116中引发剂化学成分和反应性化学成分所共有的化学键。在又一个实施方式中，标准峰212可以被限定为与第二光谱122相比具有与第一光谱121基本相似的吸光度值124。
作为非限制性实例，其中过程中树脂116和模型112包括4,4'-异亚丙基环己醇、具有1-氯-2,3-环氧丙烷的低聚反应产物；3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷；乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯；在碳酸亚丙酯中混合的三芳基锍六氟磷酸盐；和1-羟基环己基苯基酮，碳-氧单键拉伸可以出现在每种化学成分中，因此有助于在第一和第二光谱121、122之间大致相似的波数125的标准峰212的吸光度值或发射值124。
仍参照图1和图2，至少部分地基于比较一个或多个第一光谱121和一个或多个第二光谱122，系统100的计算装置130识别至少一个指示化学成分损耗的化学成分峰214。在各种实施方式中，过程中树脂116可包括溶剂、环氧树脂和/或氧杂环丁烷的一种或多种。
在一个实施方式中，化学成分损耗的指示包括化学成分聚合的指示。在包括上述化学成分的一个实施方式中，作为从过程中树脂116到模型112的聚合过程的结果，大约在对应于引发剂中溶剂的化学键的波数处，氨基(CH)芳族化合物和碳酸亚丙酯中的碳-氧双键可以从第一光谱121到第二光谱122减小。在另一个实施方式中，包括上述化学成分的化学成分的损耗的指示可以减小第二光谱122的反应性(相对第一光谱121)。在又一个实施方式中，化学成分损耗的指示可包括针对反应性化学成分的第二光谱122中的波数相对于第一光谱121的变化。例如，仍然参考上述化学成分，第二光谱122可以包括由于环氧树脂和/或氧杂环丁烷中碳-氧单键的损耗而减小的反应性化学成分的吸光度。
再次参考图1，计算装置130至少部分地基于标准峰和至少一种化学成分峰，确定至少一个峰值比。在一个实施方式中，峰值比是化学成分峰的吸光度除以标准峰的吸光度。在另一个实施方式中，峰值比是反应性化学成分峰的吸光度除以标准峰的吸光度。在另一个实施方式中，峰值比是引发剂化学成分峰的吸光度除以标准峰的吸光度。
系统100基于至少一个峰值比的至少一个操作范围产生过程中树脂116的生命周期140。在各种实施方式中，计算装置130基于一个或多个控制图(例如图4中所示的控制图141)产生过程中树脂116的生命周期140。在一个实施方式中，生命周期140包括来自反应性化学成分峰的至少一个峰值比。在另一个实施方式中，生命周期140包括来自引发剂化学成分峰的至少一个峰值比。在各种实施方式中，生命周期140可包括控制上限、控制下限和/或移动范围。在其他实施方式中，生命周期140可以包括平均移动范围。
在系统100的各种实施方式中，计算装置130至少基于至少一个峰值比的操作范围和至少一个峰值比的一个或多个标准偏差产生包括树脂级配(例如图3中所示的树脂级配150)的过程中树脂120的生命周期140。现在参考图1和3，在一个实施方式中，树脂级配150可以由计算装置130确定的峰值比152,153的范围来限定。树脂级配150可以限定多个树脂等级151。在图3所示的实施方式中，树脂级配150限定在(152)处：1级树脂的第一引发剂峰值比范围小于I1；2级树脂可以由I1和I2之间的第二引发剂峰值比范围限定；3级树脂可以由I2和I3之间的第三引发剂峰值比范围限定等，直到N级树脂可以由IN-1和IN之间的第N个引发剂峰值比范围限定。在另一个实施方式中，树脂级配150限定在(153)处：1级树脂可以由小于R1的第一反应性峰值比范围限定；2级树脂可以通过大于R1的第二反应性峰值比范围来限定；3级树脂可以由大于R2的第三反应性峰值比范围来限定等，直至N级树脂可以通过大于RN-1的反应性峰值比范围来限定。
现在参照图1和图4，系统100至少基于过程中树脂116的生命周期140确定过程中树脂116是否未到期或到期。在一个实施方式中，计算装置130至少基于一个或多个控制图141确定过程中树脂116是否未到期或到期。控制图141可包括时间相关轴142和峰值比轴143。控制图141可包括一个或多个峰值比144。在各种实施方式中，计算装置130将峰值比极限145限定为过程中树脂116在该极限附近或低于其时到期。在一个实施方式中，当一个或多个峰值比144处于大约或低于峰值比极限145时，过程中树脂116到期，其中峰值比极限145由峰值比的控制下限限定。在另一个实施方式中，当一个或多个峰值比144处于大约或低于由峰值比极限145时，过程中树脂116到期，其中峰值比极限145由低于中位数的三个标准偏差限定。在其他实施方式中，当对应于反应性化学成分和/或引发剂化学成分的一个或多个峰值比144处于大约或低于峰值比极限145时，过程中树脂116到期。在各种实施方式中，峰值比144由来自过程中树脂116的反应性化学成分或引发剂化学成分来确定。
参考图3和4，在各种实施方式中，通过第一数量的树脂120的峰值比的样本群体的中值的多个标准偏差，树脂级配150或控制图141可以进一步限定树脂级配151或峰值比152、153的范围。作为非限制性实例，其中引发剂化学成分的中值峰值比约为0.125，并且希望样本群体的正态分布的约99.7％(或三个标准偏差)被捕获峰值比，位于或低于三个标准偏差(低于中位数)的峰值比可限定1级树脂；从中位数到低于中位数的三个标准差的范围可以限定2级树脂；从中位数到高于中位数的三个标准偏差的范围可以限定3级树脂；高于3级的另三个标准偏差的范围可限定4级树脂；以及高于4级的另外三个标准偏差的范围可限定5级树脂。作为另一个非限制性实例，对于未使用的过程中树脂116的样本群体(即先前未用于制造模型112)，或者使用大约一次的过程中树脂116(即先前使用一次以制造模型112)，可以通过峰值比152、153的范围来限定5级树脂。
参考图1，系统100至少基于过程中树脂116未到期或到期用稀释树脂117来稀释过程中树脂116。在各种实施方式中，用稀释树脂117稀释过程中树脂116包括采用混合规则。在一个实施方式中，稀释树脂117是未使用的液态光聚合物树脂。在另一个实施方式中，稀释树脂117是先前使用的液态光聚合物树脂。在各种实施方式中，稀释树脂117包括与过程中树脂116类似的化学成分。
在系统100的各种实施方式中，计算装置130从成像光谱仪120接收一个或多个第三光谱123，其中一个或多个第三光谱123限定稀释树脂117的至少一个吸光度值与波数的关系。计算装置130还至少部分地基于用过程中树脂116识别的标准峰212和至少一种化学成分峰确定稀释树脂117的至少一个峰值比。计算装置130还可以确定稀释树脂117的峰值比范围，从中稀释过程中树脂116。
在系统100的一个实施方式中，计算装置130使用混合规则确定稀释树脂117的峰值比范围，从中稀释过程中树脂116。在另一个实施方式中，使用混合规则可以包括：使用稀释树脂117的至少一个峰值比和使用过程中树脂116的至少一个峰值比。
作为非限制性实例，采用混合规则来计算稀释树脂117在已知的峰值比下的量(例如重量，体积等)，使用该已知的峰值比稀释已知量的过程中树脂116。在一个实施方式中，采用混合规则来确定稀释树脂117的量以获得过程中树脂116的所需峰值比。在另一个实施方式中，采用混合规则来确定稀释树脂117的量，以从树脂级配150得到过程中树脂116的所需树脂等级151。
现在参考图1-4，稀释树脂117和一个或多个第三光谱123可以被基本类似地实现、配置或以其他方式执行，如参考过程中树脂116和/或所述一个或多个第一光谱121所述。另外，如图4所示，控制图141可以进一步包括后稀释峰值比149，其表明用稀释树脂117稀释后，过程中树脂116的化学表征被恢复到已知状态。
现在参考图5，提供了概述表征和控制过程中树脂500的化学性质的方法(这里称为“方法500”)的示例性步骤的流程图。图5的流程图可以由一个或多个计算装置实现，例如涉及图1和图6描绘和描述的计算装置130。图5描绘了出于说明和讨论的目的以特定顺序执行的步骤。使用本文提供的公开内容，本领域普通技术人员将理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以以各种方式调整、修改、重新布置、省略或扩展本文公开的任一项方法的各种步骤。
方法500可以包括使用成像光谱仪监测过程中树脂，使用来自成像光谱仪的一个或多个光谱比较过程中树脂和模型，以及用稀释树脂稀释过程中树脂。方法500可以包括在(502)从成像光谱仪接收一个或多个第一光谱。一个或多个第一光谱限定过程中树脂的至少一个吸光度值与波数的关系。在(504)，方法500可以包括从成像光谱仪接收一个或多个第二光谱。一个或多个第二光谱限定模型的至少一个吸光度值与波数的关系。例如，通过图1和图2所描述的系统100产生的一个或多个第二光谱122，可以通过成像光谱仪120由模型112的成像光谱产生。模型112可以表示来自3D打印机110的基线或期望输出，其可以期望用过程中树脂116重复。
方法500可以包括在(506)至少部分地基于比较一个或多个第一光谱和一个或多个第二光谱识别标准峰。在(508)，方法500可以包括至少部分地基于比较一个或多个第一光谱和一个或多个第二光谱识别指示化学成分损耗的至少一个化学成分峰。在各种实施方式中，方法500还可以包括在相应的波数处比较一个或多个第一光谱和一个或多个第二光谱。在一个实施方式中，比较一个或多个第一光谱和一个或多个第二光谱可以包括比较波数范围以识别吸光度或发射量的变化和/或识别波数相对于吸光度或发射量的变化或偏移。
方法500可以包括在(510)至少部分地基于标准峰和至少一种化学成分峰确定至少一个峰值比。例如，确定至少一个峰值比可以包括基于标准峰和反应性化学成分峰确定峰值比。在另一个实例中，确定至少一个峰值比可以包括基于标准峰和引发剂化学成分峰确定峰值比。在又一实例中，确定峰值比可以包括在一段时间内重复方法500的一个或多个步骤。
在(512)处，方法500可以包括至少基于至少一个峰值比的操作范围来产生过程中树脂的生命周期。在一个实施方式中，产生过程中树脂的生命周期包括至少基于至少一个峰值比的操作范围和至少一个峰值比的一个或多个标准偏差产生树脂级配。
在各种实施方式中，方法500可以进一步包括在(514)至少基于过程中树脂的生命周期确定过程中树脂是否未到期或到期。例如，确定过程中树脂是否未到期或到期可以包括将峰值比与生命周期的操作范围进行比较。在另一个实例中，确定过程中树脂是否未到期或到期可以包括将峰值比与树脂级配进行比较。在又一实例中，确定过程中树脂是否未到期或到期可包括将峰值比与下限值进行比较。
在另一个实施方式中，方法500还可以包括在(516)从成像光谱仪接收一个或多个第三光谱。一个或多个第三光谱限定稀释树脂的至少一个吸光度值与波数的关系。在(518)处，方法500可以包括至少部分地基于用过程中树脂识别的标准峰和至少一个化学成分峰确定稀释树脂的至少一个峰值比。
在(520)，方法500可以包括：确定稀释树脂的峰值比范围，从中稀释过程中树脂。在槽114受体积和/或重量限制的一个实施方式中，确定稀释过程中树脂的稀释树脂的峰值比范围包括：确定稀释树脂的最小峰值比，其足以将过程中树脂稀释至所需的峰值比并且在槽114或系统100的限制内。在另一个实施方式中，确定稀释过程中树脂的稀释树脂的峰值比范围可以包括：确定具有已知峰值比的稀释树脂的量，该已知峰值比对于将过程中树脂稀释到所需峰值比范围是必须的。
方法500可以包括在(521)确定稀释过程中树脂的峰值比的范围。在一个实施方式中，用户可以向计算装置130输入稀释过程中树脂116的期望的峰值比范围。在另一个实施方式中，计算装置130可以至少基于生命周期140，确定稀释过程中树脂116的峰值比的范围。例如，稀释过程中树脂116的峰值比的范围可以是过程中树脂116操作范围所限定的范围。作为另一个非限制性实例，峰值比的范围152、153可以由生命周期140确定或选择，例如但不限于，由控制图或树脂级配确定或选择。
方法500可以包括在(522)至少基于过程中树脂是否未到期或到期，用稀释树脂稀释过程中树脂。例如，系统100的计算装置130可以向3D打印机110发送信号，以确定的量和/或确定的峰值比范围，来混合稀释树脂117和过程中树脂116。
在(524)，方法500还可以包括确定过程中树脂的一种或多种化学成分。在(526)，方法500可以包括将过程中树脂的一种或多种化学成分与第一光谱和/或第二光谱的至少一种化学成分峰相关联。
在各种实施方式中，可以迭代地执行方法500或其部分。在一个实施方式中，可以迭代地执行在(502)、(504)、(506)、(508)、(510)和(512)的步骤。在另一个实施方式中，可以迭代地执行上述步骤和(514)。在又一个实施方式中，可以执行上述步骤，并且此后可以迭代地执行诸如在(502)、(510)、(512)和(514)的步骤的一部分。
现在参考图6，提供了光聚合物树脂的表征和控制系统100的另一个示例性实施方式。系统100可以包括3D打印机110、成像光谱仪120和计算装置130。系统100还可以包括一个或多个网络160，以在系统100内和/或系统100外部进行通信。一个或多个处理器132可以包括任何合适的处理设备，例如微处理器、微控制器、集成电路、逻辑设备和/或其他合适的处理设备。一个或多个存储器设备134可以包括一个或多个计算机可读介质，包括但不限于非暂时性计算机可读介质、RAM、ROM、硬盘驱动器、闪存驱动器、非易失性存储设备和/或其他存储器设备。
系统100可以经由一个或多个网络160进行通信，该网络160可以包括传输通信和/或数据的任何合适的有线和/或无线通信链路，如本文所述。例如，网络160可以包括SATCOM网络、ACARS网络、ARINC网络、SITA网络、AVICOM网络、VHF网络、HF网络、Wi-Fi网络、WiMAX网络、gatelink网络等。
一个或多个存储器设备134可以存储可由一个或多个处理器132访问的信息，包括可以由一个或多个处理器132执行的计算机可读指令136。指令136可以是任何指令集，当由一个或多个处理器132执行时，指令集使一个或多个处理器132实施操作。在一些实施方式中，指令136可以由一个或多个处理器132执行以使一个或多个处理器132实施操作，例如：系统100和/或计算装置130被配置的任何操作和功能，用于表征和控制光聚合物树脂的化学性质的操作(例如，方法400)，如本文所述，用于产生光聚合物树脂的生命周期和/或稀释光聚合物树脂的系统(例如，系统100)，用于光聚合物树脂的表征和控制系统，和/或一个或多个计算装置130的任何其他操作或功能。指令136可以是以任何合适的编程语言编写的软件，或者可以用硬件实现。另外，和/或替代地，指令136可以在一个或多个处理器132上的逻辑和/或虚拟分离的线程中执行。一个或多个存储器设备134可以进一步存储可以由处理器132访问的数据138。例如，数据138可包括第一光谱121、第二光谱122、第三光谱123、标准峰212、化学成分峰214、吸光度值或发射值124、波数值125、一个或多个峰值比范围152、153、生命周期140、控制图141、树脂级配150和/或本文所述的任何其他数据和/或信息。
计算装置130还可以包括网络接口139，用于例如与系统100的其他组件通信(例如，经由网络160)。网络接口139可以包括用于与一个或多个网络接口的任何合适的组件，包括例如发射器、接收器、端口、控制器、天线和/或其他合适的组件。
这里讨论的技术参考基于计算机的系统和采取的动作，以及发送至基于计算机的系统和来自基于计算机的系统的信息。本领域普通技术人员将认识到，基于计算机的系统的固有灵活性，允许组件之间和组件中的各种可能的配置、组合以及任务和功能的划分。例如，这里讨论的过程可以使用单个计算装置或组合工作的多个计算装置来实现。数据库、内存、指令和应用程序可以在单个系统上实现，也可以跨多个系统分布。分布式组件可以顺序或并行操作。
在化学性质随时间而变化时，关于图1-6所示和本文所述的系统100和方法500，可以表征和控制过程中树脂的化学性质。本文所述的系统和方法可以在改变为未知状态后使过程中树脂返回到已知和期望的化学性质。另外，用稀释树脂稀释过程中树脂的方法提供了优于替代方法的益处。例如，由于包括槽的3D打印通常受到诸如空间、重量或体积的物理性质的限制，本文所公开的方法和系统可以改善有限物理空间内的树脂特性。另外，与其他方法相比，本文所公开的方法和系统可以使过程中树脂返回到已知的化学状态和过程中生命周期的已知状态。此外，所公开的方法和系统可以减少浪费，从而提供优于其他稀释或表征方法的成本效益。
本书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何设备或系统和执行任何结合的方法。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他实例。如果它们包括与权利要求的字面语言并无不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差别的等效结构元件，则这样的其它实例是在本发明权利要求范围内的。
Claims (20)
1.一种改变与3D打印设备一起使用的过程中树脂的化学性质的方法，所述方法包括：
使用成像光谱仪监测所述过程中树脂；
使用来自所述成像光谱仪的一个或多个光谱，比较过程中树脂和模型；
用稀释树脂稀释所述过程中树脂。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：至少部分地基于比较来自所述成像光谱仪的一个或多个第一光谱和一个或多个第二光谱，来识别标准峰。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：至少部分地基于比较来自所述成像光谱仪的一个或多个第一光谱和一个或多个第二光谱，识别至少一个指示化学成分损耗的化学成分峰。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：至少部分地基于标准峰和至少一个化学成分峰，确定至少一个峰值比。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：至少基于至少一个峰值比的操作范围，产生所述过程中树脂的生命周期。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：确定用所述稀释树脂稀释所述过程中树脂所至的峰值比的范围。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：
从所述成像光谱仪接收一个或多个第三光谱，其中所述一个或多个第三光谱描述稀释树脂的至少一个吸光度值与波数关系；
至少部分基于用过程中树脂识别的标准峰和至少一个化学成分峰，确定所述稀释树脂的至少一个峰值比；
确定所述稀释树脂稀释所述过程中树脂所基于的峰值比范围。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述稀释树脂稀释所述过程中树脂所基于的峰值比范围的确定包括：使用混合规则。
9.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：确定用所述稀释树脂稀释所述过程中树脂所至的峰值比范围。
10.一种表征和改变与3D打印设备一起使用的过程中树脂的化学性质的计算机实施方法，其中，所述计算机实施方法包括：
通过一个或多个计算装置从成像光谱仪接收一个或多个第一光谱，其中所述一个或多个第一光谱描述所述过程中树脂的至少一个吸光度值与波数的关系；
通过一个或多个计算装置从成像光谱仪接收一个或多个第二光谱，其中所述一个或多个第二光谱描述模型的至少一个吸光度值与波数的关系；
至少部分地基于比较所述一个或多个第一光谱和所述一个或多个第二光谱，通过一个或多个计算装置识别标准峰；
至少部分地基于比较所述一个或多个第一光谱和所述一个或多个第二光谱，通过一个或多个计算装置识别至少一个指示化学成分损耗的化学成分峰；
至少部分地基于标准峰和至少一个化学成分峰，通过一个或多个计算装置确定至少一个峰值比；和
至少基于所述至少一个峰值比的操作范围，通过一个或多个计算装置产生所述过程中树脂的生命周期。
11.如权利要求1所述的计算机实施方法，其中，所述过程中树脂的生命周期的产生包括：至少基于所述至少一个峰值比的操作范围和所述至少一个峰值比的一个或多个标准偏差，产生树脂级配。
12.如权利要求1所述的计算机实施方法，其中，所述方法还包括：至少基于所述过程中树脂的生命周期，通过一个或多个计算装置确定所述过程中树脂未到期或到期。
13.如权利要求1所述的计算机实施方法，其中，所述方法还包括：确定稀释所述过程中树脂所至的峰值比的范围。
14.如权利要求13所述的计算机实施方法，其中，所述方法还包括：
通过一个或多个计算装置从成像光谱仪接收一个或多个第三光谱，其中所述一个或多个第三光谱描述稀释树脂的至少一个吸光度值与所述波数的关系；
至少部分地基于用所述过程中树脂识别的标准峰和至少一个化学成分峰，通过一个或多个计算装置确定所述稀释树脂的至少一个峰值比；
通过一个或多个计算装置确定所述稀释树脂稀释所述过程中树脂所基于的峰值比范围。
15.如权利要求14所述的计算机实施方法，其中，所述稀释树脂稀释所述过程中树脂所基于的峰值比范围的确定包括：使用混合规则。
16.如权利要求15所述的计算机实施方法，其中使用混合规则包括：使用所述稀释树脂的至少一个峰值比和使用所述过程中树脂的至少一个峰值比。
17.如权利要求10所述的计算机实施方法，其中，所述方法还包括：至少基于所述过程中树脂的生命周期，通过一个或多个计算装置用所述稀释树脂稀释所述过程中树脂。
18.如权利要求10所述的计算机实施方法，其中，所述方法还包括：
通过一个或多个计算装置确定所述过程中树脂的一个或多个化学成分；
通过一个或多个计算装置将所述过程中树脂的一个或多个化学成分与第一光谱和/或第二光谱的至少一个化学成分峰相关联。
19.一种用于表征和控制过程中树脂的化学性质的系统，所述系统包括：
3D打印设备，所述3D打印设备包括过程中树脂并被配置为制作模型；
成像光谱仪，所述成像光谱仪被配置为输出至少一个光谱，所述光谱描述每个所述过程中树脂和所述模型的至少一个吸光度值与波数的关系；
计算装置，所述计算装置被配置为操作所述3D打印设备和所述成像光谱仪。
20.如权利要求19所述的系统，其中所述3D打印设备还包括稀释树脂；并且其中所述计算装置被配置为至少基于所述过程中树脂的生命周期用所述稀释树脂稀释所述过程中树脂。
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