CN111570791A - 一种用于义齿的激光3d打印设备及义齿加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及义齿加工技术领域，提供了一种用于义齿的激光3D打印设备及义齿加工工艺，该设备包括壳体、控制系统、激光头、铺粉器、工作平台和清理装置，还包括驱动装置，壳体的内壁上固定设置有导轨，工作平台包括上缸体、下缸体、打印台和电动推杆，上缸体内部沿纵向开有贯穿孔，下缸体的上表面上开有插槽，下缸体可在导轨上滑动，打印台设置在上缸体和下缸体之间，打印台的外周面上安装有收集槽，电动推杆用于驱动打印台的上下移动，清理装置包括至少两个滚筒刷，驱动装置用于驱动下缸体在导轨上滑动。本发明提供的一种用于义齿的激光3D打印设备及义齿加工工艺，既能减小工作人员的劳动强度，又能提高工作效率。

Description

一种用于义齿的激光3D打印设备及义齿加工工艺

技术领域

本发明涉及义齿加工技术领域，具体涉及一种用于义齿的激光3D打印设备及义齿加工工艺。

背景技术

义齿就是人们常说的“假牙”，医学上是对上、下颌牙部分或全部牙齿缺失后制作的修复体的总称。目前，激光3D打印技术已经广泛应用于义齿制造行业，大大缩短了义齿的制作时间。

激光3D打印的过程是将一定量的粉末铺在打印台上，再由刮平器将粉末刮平，随后激光头对当层粉末进行烧结。加工完成之后，打印台下降一层，铺粉器再一次铺粉，继续刮平，重复这一过程，烧结的每一层材料互相黏结在一起即得到成型的零件。

现有的3D打印设备在打印完成后，打印台和成型的零件上都会存在大量未烧结的粉末。打印台上的粉末在下一次打印前必须人工清扫干净，避免影响下一次打印；打印成型的零件也需要人工将其从工作平台上的粉末堆中取出，并用毛刷仔细清除表面的粉末。这样既增加了工作人员的劳动强度，又降低了激光3D打印设备的工作效率。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于义齿的激光3D打印设备及义齿加工工艺，使其既能减小工作人员的劳动强度，又能提高工作效率。

根据本发明的第一个方面，提供一种用于义齿的激光3D打印设备，包括壳体、控制系统、激光头、铺粉器、工作平台和清理装置，所述壳体的一端开有取货口，所述控制系统设置在所述壳体外，所述激光头、所述铺粉器、所述工作平台和所述清理装置均设置在所述壳体内，所述激光头和铺粉器配合工作、能在所述工作平台上得到成型的义齿，还包括驱动装置，

所述壳体的内壁上固定设置有导轨，所述导轨的一端位于所述工作平台的下方、另一端位于所述取货口的下方，

所述工作平台包括上缸体、下缸体、打印台和电动推杆，所述上缸体设置在所述激光头的正下方、且内部沿纵向开有贯穿孔，所述上缸体与所述壳体固定连接，所述下缸体设置在所述上缸体的正下方，所述下缸体的上表面上开有向下延伸的插槽，所述下缸体可在所述导轨上滑动，所述打印台设置在所述上缸体和所述下缸体之间，所述打印台可在上缸体的所述贯穿孔内和/或所述下缸体的所述插槽内上下移动，所述打印台的外周面与所述贯穿孔的内壁之间保持密封，所述打印台的外周面上安装有收集槽，所述电动推杆设置在所述下缸体的所述插槽内、用于驱动所述打印台的上下移动，所述电动推杆与所述控制系统电连接。

所述清理装置包括至少两个设置在所述工作平台与所述取货口之间的滚筒刷，两个所述滚筒刷的上端均与所述壳体连接，所述滚筒刷用于清理所述打印台上的未烧结的粉末和所述成型义齿表面的未烧结的粉末，

所述驱动装置用于驱动所述下缸体在所述导轨上滑动。

进一步地，所述驱动装置包括第一电机和齿条，所述齿条固定设置在所述壳体内、且与所述导轨保持平行，所述第一电机固定设置在所述下缸体的外表面上，所述第一电机的输出轴上安装有与所述齿条相啮合的第一齿轮，所述第一电机与所述控制系统电连接。

进一步地，所述壳体的内壁上沿横向固定设置有连接板，所述滚筒刷设置在所述连接板的下方、且与所述连接板转动连接，所述滚筒刷的上端穿过所述连接板后向上伸出，所述连接板上安装有第二电机，所述第二电机与所述控制系统电连接。

进一步地，还包括设置在所述滚筒刷和所述取货口之间的吸粉装置，所述吸粉装置用于清理所述打印台上残余的未烧结的粉末和所述成型义齿表面残余的未烧结的粉末，所述吸粉装置包括吸粉管、集粉槽和真空泵，所述吸粉管的一端位于所述导轨的上方、另一端穿过所述壳体后向外伸出，所述吸粉管的中部的管壁上安装有滤网，所述吸粉管的中部具有出粉口，所述出粉口用于排出所述滤网上堆积的粉尘，所述吸粉管的所述一端上安装有吸粉嘴，所述集粉槽位于所述出粉口的正下方，所述真空泵安装在地面上，所述真空泵的进气口与所述吸粉管的所述另一端连通、出气口与外界连通。

进一步地，所述铺粉器的两侧均安装有压紧轮，所述压紧轮与所述铺粉器转动连接。

进一步地，还包括沿纵向设置在所述压紧轮的两端的导向杆，所述导向杆与所述铺粉器固定连接，所述压紧轮的两端均套设在所述导向杆上、且可在所述导向杆上沿纵向移动，所述导向杆上套设有弹簧，所述弹簧使所述压紧轮具有向下移动的趋势。

根据本发明的第二个方面，提出了一种义齿加工工艺，应用于上述用于义齿的激光3D打印设备，包括以下步骤：

粉末在所述打印台上被烧结，得到成型的义齿；

所述打印台与所述上缸体脱离接触，所述打印台上的一部分未烧结的粉末进入所述收集槽；

所述打印台和所述义齿与所述滚筒刷接触，所述打印台上的另一部分未烧结的粉末和所述成型义齿表面的未烧结的粉末被所述滚筒刷清理、并进入所述收集槽；

所述打印台上残余的未烧结的粉末和所述义齿表面残余的未烧结的粉末被吸粉装置吸入所述集粉槽内，得到干净的所述打印台和所述成型义齿；

干净的所述打印台和所述成型义齿从所述取货口伸出。

本发明的有益效果：本发明提供的一种用于义齿的激光3D打印设备及义齿加工工艺。粉末在打印台上被烧结，得到成型的义齿。然后电动推杆控制打印台下降并与上缸体脱离，使得打印台上的一部分未烧结的粉末在重力的作用下进入收集槽。然后下缸体带动打印台在导轨上移动，移动过程中，打印台和成型义齿与滚筒刷接触，将打印台上的另一部分未烧结的粉末和成型义齿表面的未烧结的粉末清理进入收集槽。最后吸粉装置再次吸收打印台和成型义齿上残余的粉末。工作人员就能从取货口直接得到干净的打印台和成型义齿。整个过程实现了自动化，不需要人工参与，因此既减小了工作人员的劳动强度，又提高了激光3D打印设备的工作效率。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明的内部结构示意图；

图3为图2的正视结构示意图；

图4为图2的俯视结构示意图；

图5为工作平台的结构示意图；

图6为工作平台的俯视结构示意图；

图7为图6中沿A-A方向的剖面结构示意图；

图8为铺粉器的结构示意图；

图9为图8中的B部放大结构示意图；

图10为吸粉管的部分剖面结构示意图。

附图标记：10-壳体、11-取货口、12-导轨、13-支撑板、14-连接板、20-激光头、30-铺粉器、31-压紧轮、32-导向杆、33-第一连接部、34-第二连接部、35-滑块、36-弹簧、40-工作平台、41-上缸体、411-贯穿孔、42-下缸体、421-插槽、422-导向槽、43-打印台、431-收集槽、44-电动推杆、50-清理装置、51-滚筒刷、52-刷毛、53-第二齿轮、54-第二电机、55-第三齿轮、60-驱动装置、61-第一电机、62-齿条、63-第一齿轮、70-吸粉装置、71-吸粉管、72-集粉槽、73-真空泵、74-滤网、75-出粉口、76-吸粉嘴。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“纵”、“横”、“水平”、“顶”、“底”、“上”、“下”、“内”和“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，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1-10所示，本发明提供一种用于义齿的激光3D打印设备，包括壳体10、控制系统、激光头20、铺粉器30、工作平台40、刮平器、清理装置50和驱动装置60。壳体10的一端开有取货口11，控制系统设置在壳体10外；激光头20、铺粉器30、工作平台40、清理装置50和驱动装置60均设置在壳体10内。铺粉器30和刮平器均为公开的现有技术，具体结构在此不再赘述。

铺粉器30内的粉末优选为金属材质。铺粉器30在工作平台40上铺粉后，刮平器将粉末刮平，激光头20对当层粉末进行烧结，然后工作平台40下降，铺粉器30再铺粉，刮平器再刮平，激光头20再烧结，这样多次往复循环，激光头20和铺粉器30配合工作、就能在工作平台40上得到成型的义齿，成型的义齿会黏结在打印台43的上表面。

壳体10的内壁上固定设置有导轨12，导轨12的一端位于工作平台40的正下方、另一端位于取货口11的正下方。

工作平台40包括上缸体41、下缸体42、打印台43和电动推杆44。上缸体41安装在激光头20的正下方、且内部沿纵向开有贯穿孔411，上缸体41与壳体10之间通过支撑板13固定连接。下缸体42安装在上缸体41的正下方，下缸体42的上表面上开有向下延伸的插槽421。下缸体42的底部开有与导轨12相适应的导向槽422，因此下缸体42可在导轨12上沿着导轨12的延伸方向来回滑动。打印台43安装在上缸体41和下缸体42之间，打印台43可在上缸体41的贯穿孔411内和/或下缸体42的插槽421内上下移动。打印台43的外周面与贯穿孔411的内壁之间设置有密封圈，通过密封圈保持两者之间的密封、以防止打印台43的上表面的粉末通过打印台43与上缸体41之间的缝隙流出。

打印台43的外周面上安装有收集槽431。当打印台43与上缸体41之间脱离接触时，打印台43上的一部分未烧结的粉末就会在重力的作用下流入到收集槽431内。电动推杆44沿纵向安装在下缸体42的插槽421内，电动推杆44的下端与下缸体42的底部固定连接、上端与打印台43的顶部固定连接。电动推杆44伸缩时，能够控制打印台43的上下移动，电动推杆44与控制系统电连接。

清理装置50包括至少两个设置在工作平台40与取货口11之间的滚筒刷51。两个滚筒刷51的上端均与壳体10连接，滚筒刷51的外周面上具有多个刷毛52，刷毛52由柔性材料制成。打印台43和下缸体42在导轨12上滑动时，打印台43和成型义齿与滚筒刷51上的刷毛52柔性接触，从而能够清理掉打印台43上的另一部分未烧结的粉末和成型义齿表面的未烧结的粉末。

驱动装置60用于驱动下缸体42在导轨12上滑动。

具体地工作过程为：初始状态下，打印台43的顶部表面与上缸体41的顶部表面保持齐平。铺粉器30在壳体10内移动，将一定量的粉末铺在打印台43上，刮平器在壳体10内移动，将打印台43上铺好的粉末刮平。然后激光头20工作，对当层的粉末进行烧结。烧结完成后，电动推杆44收缩，使得打印台43下降一层。随后铺粉器30、刮平器、激光头20和电动推杆44重复上述过程，使得烧结的每一层材料互相黏结在一起，最后得到成型的义齿。

义齿制作完成后，控制系统控制电动推杆44继续收缩，使得打印台43缓慢下降，直到打印台43与上缸体41脱离接触。在脱离接触的过程中，打印台43上的一部分未烧结的粉末在重力的作用下从打印台43和上缸体41之间的间隙进入收集槽431内。然后控制系统控制驱动装置60工作，使得下缸体42和打印台43在导轨12上往取货口11得方向滑动。下缸体42和打印台43在导轨12上滑动时，会从两个滚筒刷51之间穿过，打印台43和成型义齿与滚筒刷51上的刷毛52柔性接触，使得打印台43上的另一部分未烧结的粉末和成型义齿表面的未烧结的粉末也被清理进入收集槽431内，得到干净的打印台43和成型义齿。最后下缸体42和打印台43到达取货口11处时，控制系统控制伸缩杆伸长，将打印台43和成型义齿从取货口11伸出，工作人员再取走成型义齿即可。

工作人员能从取货口11直接得到干净的打印台43和成型义齿。整个过程实现了自动化，不需要人工参与，因此既减小了工作人员的劳动强度，又提高了激光3D打印设备的工作效率。

在一个实施例中，驱动装置60包括第一电机61和齿条62。齿条62的两端与壳体10固定连接，齿条62与导轨12保持平行。第一电机61固定安装在下缸体42的外表面上，第一电机61的输出轴上安装有与齿条62相啮合的第一齿轮63。第一电机61与控制系统电连接。打印台43与上缸体41脱离接触时，收集槽431刚好位于第一电机61的上方附近，能够避免少许打印台43上的一部分未烧结的粉末在重力的作用下，飘落到第一电机61上，避免影响第一电机61的工作。

通过第一齿轮63齿条62的结构带动下缸体42和打印台43在导轨12上滑动，这种驱动装置60的结构简单、且成本较低。

在一个实施例中，壳体10的内壁上沿横向固定安装有连接板14。滚筒刷51设置在连接板14的下方、且与连接板14转动连接。滚筒刷51的上端穿过连接板14后向上伸出，每个滚筒刷51的上端均安装有第二齿轮53，每个第二齿轮53之间互相啮合。连接板14上安装有第二电机54，第二电机54的输出轴上安装有与第二齿轮53相啮合的第三齿轮55。第二电机54与控制系统电连接。

下缸体42和打印台43在导轨12上滑动，从两个滚筒刷51之间穿过时。控制系统控制第二电机54工作，从而使得滚筒刷51旋转。滚筒刷51不断旋转，使得刷毛52反复清理打印台43和成型义齿，从而进一步提高滚筒刷51对打印台43和成型义齿的清理效果。

在一个实施例中，还包括设置在滚筒刷51和取货口11之间的吸粉装置70。

具体地，吸粉装置70包括吸粉管71、集粉槽72和真空泵73。吸粉管71的一端位于导轨12的上方、另一端穿过壳体10后向外伸出，吸粉管71的中部的管壁上安装有滤网74，吸粉管71的中部具有向下伸出的出粉口75，出粉口75用于排出滤网74上堆积的粉尘。吸粉管71的上述一端上安装有喇叭状吸的吸粉嘴76，集粉槽72位于出粉口75的正下方。真空泵73安装在地面上，真空泵73的进气口与吸粉管71的上述另一端连通、出气口与外界连通。

下缸体42和打印台43在导轨12上滑动到吸粉装置70的位置时停留一段时间，此时控制系统控制真空泵73工作。真空泵73吸气，将打印台43上残余的未烧结的粉末和成型义齿表面残余的未烧结的粉末吸入到吸气管内，吸入的粉末被滤网74拦截，吸入的空气穿滤网74后从真空泵73的出气口排出。吸粉装置70工作完成后，真空泵73停止工作，滤网74上的粉尘在重力的作用下进入到集粉槽72内。吸粉装置70能够进一步清理打印台43上残余的未烧结的粉末和成型义齿表面残余的未烧结的粉末，使得清理效果更好。

在一个实施例中，铺粉器30的两侧均安装有压紧轮31，压紧轮31与铺粉器30转动连接。压紧轮31的设计一方面能够替代传统的刮平器，刮平在打印台43上铺好的粉尘；另一方面能够压紧打印台43上的粉尘，使得粉尘之间的密度更小，进而使得激光烧结后得到的成型义齿的致密度和质量更好。

在一个实施例中，还包括沿纵向设置在安装压紧轮31的两端的导向杆32。导向杆32的上端与铺粉器30上的第一连接部33连接、下端与铺粉器30上的第二连接部34连接。压紧轮31的两端均设置有滑块35，滑块35与压紧轮31转动连接。滑块35套设在导向杆32上、且可在导向杆32上上下移动。导向杆32上套设有弹簧36，弹簧36使滑块35具有靠近第二连接部34的趋势。

弹簧36的设计使得压紧轮31对打印台43上的粉末的压紧效果更好，从而进一步提高了激光烧结后得到的成型义齿的致密度和质量。

一种义齿加工工艺，应用于上述用于义齿的激光3D打印设备，本工艺主要是针对清理环节的改进，包括以下步骤：

S10：铺粉器30铺好的粉末在打印台43上被烧结，得到成型的义齿。

S20：打印台43在电动推杆44的控制下与上缸体41脱离接触。脱离接触的过程中，打印台43上的一部分未烧结的粉末在重力的作用下从打印台43和上缸体41之间的间隙进入收集槽431内。

S30：打印台43和下缸体42在驱动装置60的作用下在导轨12上向着取货口11的方向滑动。在滑动的过程中，打印台43和义齿与滚筒刷51接触，从而使得打印台43上的另一部分未烧结的粉末和成型义齿表面的未烧结的粉末被滚筒刷51清理、并进入收集槽431。

S40：打印台43和下缸体42在导轨12上滑动到吸粉装置70的位置并停留一段时间。打印台43上残余的未烧结的粉末和义齿表面残余的未烧结的粉末被吸粉装置70吸入集粉槽72内，得到干净的打印台43和成型义齿。

S50：打印台43和下缸体42运动到取货口11的下方。电动推杆44伸长，使得干净的打印台43和成型义齿运动从取货口11伸出。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种用于义齿的激光3D打印设备，包括壳体、控制系统、激光头、铺粉器、工作平台和清理装置，所述壳体的一端开有取货口，所述控制系统设置在所述壳体外，所述激光头、所述铺粉器、所述工作平台和所述清理装置均设置在所述壳体内，所述激光头和铺粉器配合工作、能在所述工作平台上得到成型的义齿，其特征在于：还包括驱动装置，

所述壳体的内壁上固定设置有导轨，所述导轨的一端位于所述工作平台的下方、另一端位于所述取货口的下方，

所述工作平台包括上缸体、下缸体、打印台和电动推杆，所述上缸体设置在所述激光头的正下方、且内部沿纵向开有贯穿孔，所述上缸体与所述壳体固定连接，所述下缸体设置在所述上缸体的正下方，所述下缸体的上表面上开有向下延伸的插槽，所述下缸体可在所述导轨上滑动，所述打印台设置在所述上缸体和所述下缸体之间，所述打印台可在上缸体的所述贯穿孔内和/或所述下缸体的所述插槽内上下移动，所述打印台的外周面与所述贯穿孔的内壁之间保持密封，所述打印台的外周面上安装有收集槽，所述电动推杆设置在所述下缸体的所述插槽内、用于驱动所述打印台的上下移动，所述电动推杆与所述控制系统电连接，

所述清理装置包括至少两个设置在所述工作平台与所述取货口之间的滚筒刷，两个所述滚筒刷的上端均与所述壳体连接，所述滚筒刷用于清理所述打印台上的未烧结的粉末和所述成型义齿表面的未烧结的粉末，

所述驱动装置用于驱动所述下缸体在所述导轨上滑动。

2.根据权利要求1所述的用于义齿的激光3D打印设备，其特征在于：所述驱动装置包括第一电机和齿条，所述齿条固定设置在所述壳体内、且与所述导轨保持平行，所述第一电机固定设置在所述下缸体的外表面上，所述第一电机的输出轴上安装有与所述齿条相啮合的第一齿轮，所述第一电机与所述控制系统电连接。

3.根据权利要求1所述的用于义齿的激光3D打印设备，其特征在于：所述壳体的内壁上沿横向固定设置有连接板，所述滚筒刷设置在所述连接板的下方、且与所述连接板转动连接，所述滚筒刷的上端穿过所述连接板后向上伸出，所述连接板上安装有第二电机，所述第二电机用于驱动所述滚筒刷旋转，所述第二电机与所述控制系统电连接。

4.根据权利要求1所述的用于义齿的激光3D打印设备，其特征在于：还包括设置在所述滚筒刷和所述取货口之间的吸粉装置，所述吸粉装置用于清理所述打印台上残余的未烧结的粉末和所述成型义齿表面残余的未烧结的粉末，所述吸粉装置包括吸粉管、集粉槽和真空泵，所述吸粉管的一端位于所述导轨的上方、另一端穿过所述壳体后向外伸出，所述吸粉管的中部的管壁上安装有滤网，所述吸粉管的中部具有出粉口，所述出粉口用于排出所述滤网上堆积的粉尘，所述吸粉管的所述一端上安装有吸粉嘴，所述集粉槽位于所述出粉口的正下方，所述真空泵安装在地面上，所述真空泵的进气口与所述吸粉管的所述另一端连通、出气口与外界连通。

5.根据权利要求1所述的用于义齿的激光3D打印设备，其特征在于：所述铺粉器的两侧均安装有压紧轮，所述压紧轮与所述铺粉器转动连接。

6.根据权利要求5所述的用于义齿的激光3D打印设备，其特征在于：还包括沿纵向设置在所述压紧轮的两端的导向杆，所述导向杆与所述铺粉器固定连接，所述压紧轮的两端均套设在所述导向杆上、且可在所述导向杆上沿纵向移动，所述导向杆上套设有弹簧，所述弹簧使所述压紧轮具有向下移动的趋势。

7.一种义齿加工工艺，应用于权利要求1-6任意一项所述的用于义齿的激光3D打印设备，其特征在于：包括以下步骤：

粉末在所述打印台上被烧结，得到成型的义齿；

所述打印台与所述上缸体脱离接触，所述打印台上的一部分未烧结的粉末进入所述收集槽；

所述打印台和所述义齿与所述滚筒刷接触，所述打印台上的另一部分未烧结的粉末和所述成型义齿表面的未烧结的粉末被所述滚筒刷清理、并进入所述收集槽；

所述打印台上残余的未烧结的粉末和所述义齿表面残余的未烧结的粉末被吸粉装置吸入所述集粉槽内，得到干净的所述打印台和所述成型义齿；

干净的所述打印台和所述成型义齿从所述取货口伸出。

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