CN112041164A - 自动增材制造装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种增材制造系统，包括：一种增材制造装置，所述装置包括：用于容纳在暴露于辐射时可聚合的材料的树脂容器；构建平台，所述构建平台具有被设置成在其上制造物体的构建表面；辐射源；所述辐射源被定位成照射所述构建表面上的未固化材料以制造所述物体；所述装置与中心站无线通信；所述中心站被设置成处理数据以创建制造文件；所述中心站被设置成将所述文件传送到所述装置，以使得该装置基于所述文件来制造物体。

Description

自动增材制造装置和方法

技术领域

本发明涉及一种具有集成的和自动化的预处理和后处理特征进行能够增材制造的装置。

背景技术

多年来，增材制造技术已经快速发展，使得能够提高打印速度。随着不同的可用于打印的新型材料如尼龙、钛甚至人体组织的出现，增材制造在我们的日常活动中的潜在应用已经以无限的可能性大大增加。

然而，增材制造工艺需要大量的人的参与、努力和贡献。这些工艺通常包括预处理、打印和后处理三个阶段。例如，在预处理中，数字文件准备是准备用于打印的3D模型的3D打印的整个过程的关键且通常费力的步骤，并且对于高度复杂的(一个或多个)3D物体的打印需要不断增加的专业程度。同样，在涉及用溶剂清洗3D打印物体的后处理中，用额外的光曝光以进行最终固化，为了完成常规且冗长的过程也需要耗费时间和精力。因此，与典型的增材制造工艺相比，从增材制造过程中移除这样的耗时的工艺将大大减少花费的时间并且提高操作者的体验。

发明内容

在第一方面，本发明提供一种增材制造系统，包括：增材制造装置，所述装置包括：树脂容器，所述树脂容器用于容纳在暴露于辐射时可聚合的材料；构建平台，所述构建平台具有被设置成在其上制造物体的构建表面；辐射源；所述辐射源被定位成照射所述构建表面上的未固化材料以制造所述物体；所述装置与中心站无线通信；所述中心站被设置成处理数据以创建制造文件；所述中心站被设置成将所述文件传送到所述装置，以使得该装置基于所述文件来制造物体。

在第二方面，本发明提供一种增材制造装置，包括：树脂容器，所述树脂容器用于容纳在暴露于辐射时可聚合的材料，所述树脂容器设置成接收打印胶囊(capsule)；构建平台，所述构建平台具有被设置成在其上制造物体的构建表面；辐射源，其被定位成照射所述构建表面上的未固化材料以制造所述物体；其中所述打印胶囊包括对应于有限数量的制造物体的计量体积的树脂。

在第三方面，本发明提供一种增材制造装置，包括：树脂容器，所述树脂容器用于容纳在暴露于辐射时可聚合的材料；构建平台，所述构建平台具有被设置成在其上制造物体的构建表面；辐射源；所述辐射源被定位成照射所述构建表面上的未固化材料以制造所述物体；固化站，其被设置成接收所述物体并固化所述物体；至少一个清洗站，其被设置成接收所述固化的物体并清洗所述物体以供最终用户使用；其中所述固化站和清洗站位于可旋转托盘上，所述可旋转托盘被设置成顺序地旋转用于接收所述物体的每个站。

本发明涉及一种改进的装置和方法，其能够以全自动的方式执行预处理(分散和/或集中)、打印和后处理。本发明还涉及从用户的工作流程中移除文件准备步骤，取而代之地在装置内或两者的组合中远程地执行。如前所述的集中预处理是通过远程上载文件来实现的，并且可以进一步给出或指示待打印的最终产品的要求和/或规格的规范。在该工作流中，然后在服务于多个其他类似操作者的一个或多个集中位置处，远离操作者处理文件。

文件处理包括但不限于，文件固定(诸如断开的或倒置的三角形网格、扫描数据中的孔、以及数据级别的其他一般缺陷)、支持结构生成(自动或手动)、部件排列和嵌套、以及切成可打印文件。在软件准备阶段的各个阶段，操作者可以提供关于CAD设计的装置的反馈，或者关于远程处理之后的可打印文件的状态的反馈。可以有迭代设计和准备过程，涉及操作员与集中式文件准备操作员或人工智能之间的一个或多个来回通信。临床医生可以下载最终可打印的输出文件，或者甚至选择经由远程访问和因特网连接将其直接上传到3D打印机。

此外，本发明能够在全自动装置中执行集中式预处理过程，而不需要外部源或实体，或者通过因特网分散大量计算量大的过程。在该集中式系统中，收集操作者或端用户的数据(例如口内扫描等)，所有软件过程，例如但不限于文件固定、支持生成(自动或手动)、部件设置、到切成可打印文件、CAD设计、数字数据的导出、可打印数据的预处理打印或导出，可以由软件、数据、系统、程序、应用、区块链、人工智能等有效且自动地进行，或者在自动化装置中执行这些的任何组合(图2和8)。这些过程中的一些，例如文件的修复和支持生成是计算量大的活动，并且当前可用的硬件技术可能不能完全支持集中式系统。然而，这些活动可以在分散的位置中完成，诸如通过已经在装置与指定的云位置等之间建立的因特网连接等。在这种情况下，其余的非繁重计算活动可以在诸如全自动装置的分散位置中执行。将来，当这种硬件技术可用时，整个过程可以完全集中。

在另一个例子中，一旦文件从集中文件准备位置被传入，打印机可以自动开始打印。一旦操作者较早地设置或准备具有开始和完成打印作业的所有必要项目的打印机，例如新的树脂墨盒、建立的因特网连接、新的清洁溶液、从构建平台去除任何先前的打印作业或打印机开始其打印所需的任何东西，打印机被称为处于"就绪"状态以自主地开始打印，然后一旦文件从集中的准备位置下载就对文件进行后处理。这具有额外的优点，即在CAD文件批准之后，这可以完全完成而无需进一步的人工交互，包括在没有人在该位置的情况下整夜进行，使得完成的部件在第二天早晨到达时准备好。

本发明还涉及通过组合、集成和自动化打印、清洗和后固化步骤中的每一个以及制造特定物体可能需要的任何其它后处理步骤，来自动化后处理3D打印物体。该工作流程从预打印、打印和后处理步骤中去除了所有的人力劳动，从而为操作者创建了无缝的体验。本发明中的自动增材制造装置将涵盖生成(多个)即用最终物体所需的所有程序或过程。从操作者的时间开始不需要或需要非常少的时间，因为从期望的3D物体的开始到最终完成的整个工作过程是完全自动化的。

附图说明

参照示出本发明的可能设置的附图来进一步描述本发明将是方便的。本发明的其它设置是可能的，因此，附图的特殊性不应被理解为取代本发明的前述描述的一般性。

图1是根据本发明的一个实施方式的系统的示意图；

图2是封闭式自动增材制造装置的示意图；

图3是自动增材制造装置的内部的示意图；

图4是具有容器、承滴盘和保护盖的可旋转移动托盘的示意图；

图5是夹持系统的示意图，其中在内部容器或胶囊插入外部容器之后，上盖保持件下降并紧固到下盖保持件；

图6是从自动增材制造装置进行打印的过程的示意图；

图7是从自动增材制造装置打印的3D物体的示意图；

图8示出了本发明的装置的外部视图；

图9示出了本发明的装置的内部视图；

图10示出了延伸到外部的位于其保持器上的树脂容器；

图11示出了隔室或树脂容器储存固定器；

图12示出了在柱塞推动胶囊的内部部分之前的打印胶囊；

图13示出了当柱塞推动胶囊的内部时的打印胶囊；

图14示出了胶囊装载滑动件；

图15示出了具有振动电机的清洗容器；

图16示出了具有LED的集成后固化装置；

图17示出了承滴盘；

图18示出了承滴盘的俯视图；

图19示出了用于附接树脂容器和树脂容器保持器的狭槽、滑动或锁定机构；

图20示出了在清洗容器底部的滑轮系统的机构，以便于磁体在清洗容器中的运动或搅动动作；

图21示出了附接到移动托盘上的承滴盘；

图22示出了清洗容器及其磁性带轮系统的横截面图；

图23示出了结合或附接到移动托盘中的承滴盘；

图24示出了包括移动托盘和多个非移动/固定托盘的装置内部的总体视图；以及

图25示出了装置的内部和托盘的设置以及容器和保持器在移动托盘中的位置。

具体实施方式

本发明涉及一种改进的装置和方法，其能够以全自动的方式执行预处理(分散和/或集中)、打印和后处理。本发明的自动化装置可以在尺寸上变化。它可以被呈现为小型、紧凑或桌上型装置。该装置能够无缝地接收数据或信息、打印、清洗或/和固化，所有这些都可以通过按下按钮进行。

图1示出了在系统中可以使用集中和分散位置的不同方式。信息或扫描的数据可以被传送到集中位置。作为预处理数据的一部分，扫描的数据可以在集中位置被转换成制造文件，该文件可以被传送到分散位置，该分散位置可以是完全自动化的装置，并且可以使用制造文件来根据所述数据制造物体。在另一种方法中，信息或扫描数据可以首先被传送到集中位置以进行处理，并且这被传送回到完全自动化的装置或分散位置，或者可替换地，信息或扫描数据可以被直接传送到分散位置以进行处理，而不需要集中位置。

扫描数据可以用于任何可应用的物体，包括患者的牙齿信息，以便由适当的专业人员制造。所述牙齿信息可以包括一系列信息，包括牙齿排列的扫描图像。

根据本发明的系统能够在全自动装置中执行集中式预处理过程，而不需要外部源或实体，或者通过因特网分散大量计算量大的过程。在这个集中系统中，收集患者的数据(例如口内扫描等)。所有软件过程，诸如但不限于文件固定、支持生成(自动或手动)、部件设置、切成可打印文件的、CAD设计、数字数据的导出、可打印数据的预处理打印或导出，可以由软件、数据、系统、程序、应用、区块链、人工智能等有效且自动地进行，或者这些的任何组合在自动化装置中执行(图2和图8)。其中一些进程，例如文件的修复和支持生成是计算量大的活动，并且当前可用的硬件技术可能不能完全支持集中式系统。然而，这些活动可以在分散的位置中完成，诸如通过因特网连接等，其已经通过指定的云位置等在装置和远程站之间建立。在这种情况下，其余的非繁重计算活动可以在诸如全自动装置的分散位置中执行。将来，当这种硬件技术可用时，整个过程可以完全集中。

如图2至8所示，装置001可以包括多个托盘002，其可以包含树脂容器003，该树脂容器用于容纳或保持材料，例如感光聚合物材料，以制造3D打印物体010，该感光聚合物材料通过用来自照明装置004的适当波长的光照射包含在树脂容器003或其内部容器005中的感光聚合物而产生。具有相同光源、波长或用于打印的照明的相同照明装置004可以用于在移动托盘006上进行后固化。本发明的自动增材制造装置可包括不止一个UV固化装置。照明装置004可以直接位于下方，使得其直接投影或者可以利用反射装置将投影反射到构建区域上。另外，照明装置004能够相应地移动以增加或减小投射距离，从而控制用于打印的投影区域的尺寸和/或像素密度。在示例中，照明装置可以以向上和向下的线性运动移动以增加或减小投射距离和/或像素密度，允许打印具有不同尺寸和/或打印精度要求的物体。可以使用致动器系统或其它用于重新聚焦的装置来重新聚焦照明装置，以在打印时获得最佳性能。可以使用装置打印区域中的光传感器等来评估像素密度和焦距，从而向重新聚焦致动器系统提供反馈回路，以确保用于准确打印的最佳焦距。

移动托盘006可以在旋转方向上移动并且可以由外齿环和较小的正齿轮控制。较小的正齿轮由电机控制，该电机允许移动托盘的移动以及容器的定位的精确精度。移动托盘也可以通过其它方式移动，只要其便于各种容器和装置的精确移动。在本发明的一个实施方式中，保护盖007正好位于移动托盘006的上方(图4)。保护盖007向位于移动托盘006上的胶囊、多个容器或装置施加压力，以防止气味或蒸汽泄漏、蒸发和/或内容物的污染。保护盖007可由塑料、金属、铝、玻璃或防止泄漏或蒸发的任何材料制成。在所述保护盖的底部有泡沫或橡胶或其它可压缩材料的附加层，其在施加压力时用作垫圈，使得所述保护盖密封所述封闭容器。可以有一对丝杠，该丝杠带有连接到保护盖上的电机或其它类似装置，该保护盖在Z轴上移动，以允许容易地移除移动托盘上的任何物品，例如树脂罐、胶囊、多个容器或装置。这对丝杠或其它类似的带有电动机的装置也允许当移动托盘移动时保护盖向上移动。当移动托盘不运动时，保护盖对胶囊、多个容器或装置施加压力。保护盖可以通过任何其它能够以足够的精度和速度移动保护盖的装置移动。

本发明的实施方式包括承滴盘008，当移动托盘在完成打印或清洁/清洗/固化过程中的一个过程之后移动并前进到下一个过程时，其防止来自容器或装置中的树脂、材料或溶液的过量滴落和污染。承滴盘008直接在构建平台和/或打印物体下方移动，以在移动托盘移动时充当胶囊、多个容器或装置的盖。一旦需要执行打印、清洁/清洗、固化过程中的任何一个，则承滴盘从构建平台和/或打印物体下方移开。在本发明的另一实施方式中，通过视觉或任何其他方式显示或指示本发明的自动增材制造装置的状态。视觉呈现可以是LED灯的形式。这些LED灯可以位于自动增材制造装置的底部或装置的任何其他部分。当装置被接通、暂停时或在打印、清洗或固化的每个程序阶段期间，装置的状态由不同LED颜色阵列的变化来指示。

在图5中，外部容器009可以具有基底/底部，其可以是透明的或不透明的，或者可以没有底壁表面，从而内部容器的底表面是感光聚合物材料和下面的照明源之间的唯一边界。在一个示例中，外部保持器或胶囊保持器是夹持系统，由此一旦内部容器已经定位在下盖保持器上的适当位置，则经由铰链附接到下盖保持器的上盖保持器将被降低并且使用夹具或闩锁005A(图5)紧固到适当位置。在其它示例中，只要容器被牢固地保持在适当位置，内部容器005可以通过任何其它装置例如狭槽系统或其它已知方法由外部容器保持在适当位置。可以有不止一个树脂容器以便于需要不同树脂或感光聚合物材料的不同或相同3D物体的打印。

在图8到18所示的另一个实施方式中，本发明的全自动装置100(图8)包括一个树脂容器101，用于容纳或保持材料，例如感光聚合物材料，以便用光源103(图9)发出的适当波长的光照射树脂容器101或其内部容器中容纳的感光聚合物而产生打印物体102。照明源可以来自诸如WO2015/072921和WO2016/122408中公开的那些增材制造装置，或者可以使用SLA或DLP(反射镜)。树脂容器101可具有基本上半透明或透明的下壁表面，该下壁表面允许光照从下方穿过，随后该下壁表面以感光聚合物树脂为目标。基本半透明或透明的壁表面可以在树脂容器的任何一侧，只要它允许光照通过并到达感光聚合物材料。该树脂容器可以位于不可移动的或可移动的托盘上。内部或树脂容器还可以在其下底部内表面上具有涂层或膜，以便在打印时释放打印层。内部或树脂容器的基底可以由聚二甲基硅氧烷(PDMS)、Teflon膜或涂层(例如PTFE、PFA或FEP)或允许在打印时容易地分离或剥离3D物体的每个打印层的其他材料的膜/层涂覆或覆盖。构建表面118的垂直运动可促进剥离过程。在本发明的另一个实施方式中，移动托盘可以经历、编程或使其以轻微的“左和/或右”“运动”(除了垂直运动之外)移动以辅助剥离过程。在剥离过程期间，“左和/或右”运动可以与构建表面的垂直运动组合使用。“左和/或右”运动用于从构建表面释放打印层，而另外需要垂直(上/下)运动(或至少小的向上运动)以定位用于后续层的构建平台，并且促进最后分离的打印层下方的液体树脂的回流。在另一实施方式中，“左和/或右”运动是通过小角度旋转的，使得在距旋转中心的径向距离处，“左和/或右”运动实际上不是线性的，而是沿着弧形的。

在另一实施方式中，树脂容器101可被移除和/或放置在滑动装置、致动装置或便于移除和/或放置树脂容器的任何装置上。例如，用户可以按压或打开树脂容器所处的打印机的区域，并且用于树脂容器104的保持器将向外或朝向用户移动/滑动以便于树脂容器的移除或放置(图10)。树脂容器101可在照明器的源的方向上位于固定或不移动的托盘上。图19示出了可从树脂容器保持器124移除的树脂容器122。在树脂容器的表面上存在旋钮或突起123等，以便于其与树脂容器保持器124中的滑动机构125的凹槽/孔锁定就位。

树脂容器的贮藏

由感光聚合物材料或不同的感光聚合物材料构成的树脂容器可在一次打印或多次打印后重复使用。树脂容器可存储或保持在打印机的隔室中以供稍后使用。隔室或树脂容器储存固定器105可具有多个狭槽或凹槽以便于树脂容器的储存。隔室或树脂容器储存固定器105的侧面可具有孔或凹口105A，以允许容易地操纵树脂容器(图11)。在树脂容器下方可以有加热器，其可以用于保持树脂储存或使用的最佳温度。

每个树脂容器可包括可由跟踪系统读取的可读识别装置。跟踪系统可以跟踪这些树脂容器中的树脂的失效日期或寿命。跟踪系统的类型可以包括位于树脂容器上的射频识别(RFID)标签、条形码指示器、QR码、光学读取器等，并且可以在需要监视和跟踪的装置的其它部分中找到。这允许容易地识别和检测内部容器或胶囊。一旦内部容器被放置在外部容器中，移动托盘可以移动到特定位置，在该特定位置处，通用RFID传感器等扫描和/或检测特定内部容器。在自动增材制造装置中，传感器等的位置被固定以允许确定打印、清洁或固化区域的每个位置。在传感器等检测到内部容器的标识之后，将确定内部容器是否放置在移动托盘上的正确位置，或者内部容器的使用是否已经过期。这防止了由于不正确地将内部容器或胶囊插入其预期位置而导致的用户错误或打印失败。由于PDMS或类似材料在一定次数的打印或清洗液如IPA等在使用几轮后变脏后可能变得混浊，因此内部容器或胶囊的识别或检测可防止过度使用。这种识别或检测系统将确保有效的打印，并提示用户在需要时更换墨盒。在另一个示例中，内部容器或胶囊也可以不对称地成形，使得RFID标签、条形码指示器、QR码、光学读取器、色码等总是以正确的方式面向通用读取器，即，用户不可能将胶囊不正确地插入外部容器中，这将错误地导致通用读取器不能检测到内部容器或胶囊的存在。此外，可以存在检测器以检测这些树脂容器中的感光聚合物材料的液面，以防止溢出或在材料的量不足时警告用户。在另一个实施方式中，一旦装置100中的系统扫描或识别了装置的外部容器、内部容器、胶囊、用于存储感光聚合物或树脂的部件、打印物体或任何部件上的RFID标签、条形码指示器、QR码、光学读取器、色码等，则可以经由互联网、无线通信、物联网等下载或上传关于装置将如何进行的一组指令或关于进行哪个程序的标识，所述一组指令诸如打印、清洗、固化或装置的工作过程的任何部分，或者可替换地，该组指令可以存储在装置本身中。例如，该组使用说明或过程处理可以被写入、编码或嵌入在RFID标签、条形码指示器、QR码、光学读取器、色码等中，或者可替换地，RFID标签、条形码指示器、QR码、光学读取器、色码等是该组使用说明或过程处理的一部分。RFID标签、条形码指示器、QR码、光学读取器等可以与本发明的分散或集中系统一起工作。用户还可以使用安装在装置中的互联网连接、无线连接、网络门户、区域网络(本地或其他)或基于云的服务来购买用于装置的树脂、胶囊、容器或附件，当进行支付时，订单被转移到仓库等，以用于进一步处理或递送货物。

在一个实施方式中，树脂容器中的感光聚合物材料可以由放置在打印胶囊外壳106的凹陷内的打印胶囊111供应。打印胶囊可以基于按使用付费的概念或一次性使用的概念，其允许用户利用包含足以用于该打印或预定数量的打印的预定量的树脂或感光聚合物材料的打印胶囊打印物体。如前所述，可以是RFID标签、条形码指示器、QR码、光学读取器等的识别标签，可以便于监视打印数量和打印胶囊的使用。所述装置可以被设置成每当树脂或感光聚合物材料的最佳量正在减少或要切换到新的胶囊的时间时，警告用户更换新的打印胶囊。应当注意，打印胶囊可以包括与有限使用次数相对应的树脂，并且进一步地，如果用户支付使用费用，则通过安装到装置的读取器对识别标签的询问可以监视该次数。为此，一旦已经超过支付的使用次数，该装置可以防止该装置的进一步操作，而不管仍然可用于相应打印胶囊的使用次数。然后，装置可以确认进一步使用的支付，允许操作继续。

打印胶囊111可被提供作为容纳打印物体所需的特定类型的感光聚合物材料的容器。打印胶囊可由例如塑料、陶瓷、玻璃或能够在最佳条件下存储感光聚合物材料107的任何材料或颜色制成。它可以具有凹槽或凹口以便于且操作舒适。打印胶囊可包括上盖部分和包含阀110A的下部分。该阀可以在不止一个方向上调节流量，或者可以使用单向阀，以在施加由所述柱塞施加的压力时调节感光聚合物材料在一个方向上流入树脂容器中的流量。在一个示例中，当启动打印工作或患者的口内扫描(即，集中(centralised)特征)时，自动增材制造装置可向用户发送指令以将其插入或放置在胶囊加载滑动件108上，该胶囊加载滑动件在激活时会移出或滑动(图14)。打印胶囊插入或放置到装置中可以在打印之前的任何时间发生。一旦打印胶囊被放置到胶囊加载滑动件108上，打印平台118将朝向具有附接到其的柱塞110的胶囊保持器109移动。柱塞可具有弹簧负载。此外，打印胶囊的上盖部分具有一个开口，以允许柱塞进入并推动打印胶囊111的内部111A，该内部随后施加一个向下的力，从而使打印胶囊内部下面的感光聚合物材料可以经由阀110A流出打印胶囊并被注入树脂容器中。打印胶囊的内部部分可以部分或全部地被橡胶包裹，该橡胶将感光聚合物材料密封起来并防止回流。在使用前密封或覆盖打印胶囊的开口。

在另一个实施方式中，感光聚合物材料可以被放置在可以是可压缩的打印胶囊外壳106的内部部分中，从而允许当柱塞推动可压缩的内部部分时挤出感光聚合物材料。可压缩内部部分允许最大体积的感光聚合物材料被存储在单个打印胶囊中。可压缩内部部分可由允许最佳存储感光聚合物材料并能够在压力下被压缩的任何材料制成。当需要时，也可以使用泵系统以便于用来自盒、容器或胶囊的感光聚合物材料填充树脂容器。盒、容器或胶囊可放置在增材制造装置的顶部或便于感光聚合物材料流入或输送到树脂容器中的任何地方。上述打印盒、容器或胶囊可容纳不同体积的感光聚合物材料，例如30ml、50ml、60ml、100ml、1L、2L等。用于特定打印任务的打印胶囊中的感光聚合物材料的量可以仅在有需求时使用，以及存储以供将来使用，或者包含足以用于打印任务的预定量感光聚合物材料的打印胶囊可以被使用和丢弃。这些打印胶囊可以包含不同类型的感光聚合物材料，其打印可能需要不同化学配方的不同类型的物体。在增材制造装置中还存在收集用过的或丢弃的盒、容器或胶囊的处置区域112。用于新的打印胶囊的存储器也可存储在该装置中。一旦感光聚合物材料被使用或被清空，用于这些盒、容器或囊的保持器将移动到装置中的一部分以处理或存储它们。可以有跟踪系统等，以监视或跟踪打印胶囊或其参数，例如但不限于感光聚合物材料的使用或其保存期限。为了防止这些打印胶囊中的感光聚合物材料的着色或沉降，可在该装置中集成一种装置，该装置有助于振动、摇动或旋转运动等，以确保这些打印胶囊中的感光聚合物材料具有相同的均匀性。该装置可以在该装置中连续运行或在激活时工作。该装置还可具有加热器和/或冷却特性，其使得能够实现均匀性或防止在感光聚合物材料中的着色或沉降。该装置可以存在于打印胶囊、胶囊保持器或树脂容器中。

该装置还包括移动托盘113，在该托盘上可以永久地或非永久地安装多个容器或装置。该移动托盘能够在旋转方向上或在任何可能的方向或装置上移动，以便将容器或装置例如打印胶囊保持器113A、清洁容器114或固化装置116移动到已经被编程以在任何打印、清洁/清洗或固化过程的顺序中执行的位置。所述移动托盘进一步包括打印空隙135A，其允许打印平台118接近树脂容器122。移动托盘可以由一个或多个电机、环形齿轮和正齿轮、皮带和滑轮系统或圆形引导系统的组合来控制，这允许移动托盘具有精确移动的精度。除了胶囊保持器之外，移动托盘具有容器或装置，例如执行清洗的清洗容器，并且可以包含清洗溶剂，例如异丙醇等，或者有助于清洗和清洁的溶剂或水。清洗容器114可以包括电机115或更多、声波、超声波等，其允许通过振动或任何类似的装置来促进清洗过程(图15)。电机中的振动速度可取决于待清洁的打印物体的数量或取决于树脂容器中需要清洁的表面积的量。这种振动电机的速度应该足以实现打印物体的最佳清洁条件。在另一个实施方式中，由清洁/清洗容器114底部的滑轮系统驱动的磁体128可用于促进打印物体的清洁过程。图20示出了在旋转平台135下面的搅拌组件129A，其包括在清洗容器129下面的滑轮系统的机构，以便于清洗磁体128在清洗容器129的底座129B中的移动或搅拌动作。滑轮系统包括由皮带或类似物127带动的一个或多个轮子126，当被激活时，轮子或类似物将拉动、拖拉或扭转皮带，皮带将依次旋转存在于清洗容器中的清洗磁体下方的引导磁体131(图22)。在一个示例中，滑轮系统由轮子组成，其中一个轮子联接到电机129B，而另外两个轮子由皮带或滑轮驱动。三个轮子通过皮带同步转动。当电机被启动时，在磁体128和位于滑轮顶部的引导磁体131之间产生磁场，从而允许在容器中产生混合运动。清洗容器可以是可拆卸的，以便进行清洁或进一步处理，并且可以使用插入机构等容易地装配到其保持器130中。在一个实例中，可通过拉动容器保持器130并移除含有液体的内容器129来移除清洗容器。这些可以在不使用任何工具或不与装置机构的任何部分断开的情况下进行，从而易于使用并提高效率。

移动托盘上的另一个容器或装置中的一个是固化装置116。在移动托盘上的固化装置可以由金属或任何适于打印物体的固化过程的材料制成，例如那些可以耐热的材料。固化装置可以包括LED117，其存在于放置打印物体的装置上的所有或一些内壁116A上(图16)。LED的数量和每个LED的间距取决于固化装置的尺寸、热分布或固化装置的内表面面积，以执行最佳固化过程。可以使用能够实现最佳固化的其它替代的辐射源或光源，这样的例子是UV、蓝色LED、红外光或促进固化的任何波长的光或辐射。固化装置可以具有一个或多个如图21和23所示的散热器132，以便于散发由LED产生的热量。优选地，每个LED伴随有散热器，例如箱体的侧面和箱体的下面。固化装置还可以具有位于下方的间隔件116B，以升高固化装置，从而有助于增加气流并因此有助于分散热积聚。

电磁体122A或类似物可用于确保树脂容器在固定的打印过程中保持固定。例如，如果照明源在底部，则电磁体等可以固定在树脂容器下方，以便将树脂容器拉到向下的位置并将其固定就位以防止移动。这确保了当打印平台在打印期间向上移动时树脂容器不沿向上的方向移动。电磁体等的位置可以在树脂容器的任何位置，只要它在打印期间将树脂容器牢固地保持在适当位置即可。在该示例中，树脂容器和照明源可以是固定的并且保持静止，而增材制造装置的其他部分在移动托盘上移动。可以以足够的精度和速度控制打印平台的运动或打印物体的位置的垂直向上和向下的线性装置119(z轴)被放置在移动托盘上、中间、附近或周围的最佳位置。用于打印平台的支撑和可移动的其它例子包括自动化机械臂或在装置操作期间便于其移动到期望位置的任何装置。具有静止或固定的树脂容器和/或照明源的目的是确保打印是准确的并且不受任何种类的移动影响或损害。在图24和25中，该装置包括移动托盘135，以及位于该托盘中的胶囊保持器138、清洗容器129和固化容器，而树脂容器122和照明装置139通过分别安装到固定的固定树脂容器托盘136和固定照明托盘137而被防止旋转。

可以有另一个位于移动托盘顶部的固定密封托盘120。该固定的密封盘120密封容器或装置如清洗容器或固化装置的开口。通过将开口部密封，防止异丙醇、溶剂等的蒸发损失或LED光从固化装置的泄漏。该固定密封托盘120还可具有承滴盘121，该承滴盘从其初始静止位置移动以覆盖本文所述的任何容器或装置(图17)。承滴盘121可以由防水、耐化学或能够防止任何液滴的任何材料制成。承滴盘121可通过滑动、摆动、旋转或任何方式移动，只要其覆盖此类容器或装置的开口即可。例如，一旦物体完成其打印，当移动托盘旋转到下一个容器或装置进行后处理时，打印平台将沿着线性装置向上移动，并且承滴盘将在打印物体下面滑动，以防止来自过量感光聚合物材料、溶剂等的任何液滴。承滴盘121足够大以覆盖打印物体的尺寸，并且其防止这些液滴在后处理期间污染下一个容器或装置。承滴盘121将在打印物体进入容器或装置之一中的清洁或固化过程之前移动到其原始静止位置。在另一个实施方式中，承滴盘133结合或连接到移动托盘135上，如图21和23所示，承滴盘133可以使用支撑件134连接到移动托盘。

在一个实施方式中，打印平台118可以包括平台板118B，其使用电磁体118A、磁体等或将平台板附接到主打印平台的任何其它装置附接到打印平台。在磁性释放机构中，平台利用“弹出系统”以便移除3D打印物体。平台118也可以移除和擦拭清洁以便多次使用。在一个示例中，在打印102已经经历了诸如清洁和固化的后处理过程之后，用户可以容易地从打印平台移除印版，在打印平台处，成品或打印物体准备好从增材制造装置移除。平台板可以容易地附接或卡扣就位到打印平台118上，并且可以由钢、铝或3D可打印聚合物可以粘附并且可以被涂覆的任何其它材料制成。在打印平台上可以有一个凹槽，以便平台板装配在适当的位置。或者，电磁铁或类似物在平台平板的移除过程中可以被停止，以便于其容易的移除。在另一个实施方式中，打印平台118可以包括一个杆或几个杆等，其可以在激活时延伸，并且随后向外推动平台板以释放它。在一个替代实施方式中，不需要任何用户干预来收集完成的打印物体。在这种情况下，一旦打印物体准备好收集，该打印物体就被放置在装置的收集部分中，在该收集部分中，该打印物体收集所有完成的后处理打印物体。在完成的打印物体或物体从打印平台118每次释放到收集部分中之后，打印平台将从一堆新的干净平台板中拾取新的干净平台板以用于下一个打印作业。这允许连续、自动和无人值守的预处理、打印和后处理(顺序处理)，而没有来自用户的干扰。例如，如果用户上传作业列表以在装置中打印，则他能够整夜地离开操作中的装置并且无人看管。增材制造装置还能够检测和监测可用于所需打印品数量的可用存储空间。

在另一个实施方式中，可以有用于制造牙齿矫正器的真空成形的完整部分、用于制造外科手术引导套筒或用于制造任何附件的部分。在装置中可以有附加的托盘，在该托盘中，放置或展示所有准备使用的打印部件或物体以便收集。这些物体中的每一个都可以具有电子显示标签等，其被置于这些物体旁边或被附加到这些物体，显示其各自的工作细节、名称标签或任何形式的标识。

尽管本文已经描述和示出了特定实施方式，但是本领域的普通技术人员应理解，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，上述实施方式的特征的各种修改和组合是可能的。例如，本发明可以应用于其它领域，并且不限于牙齿或口腔健康应用，因此术语“3D物体或3D打印物体”还可以包括由不同领域中的应用产生的任何3D部件或器具。另外，移动或固定托盘上的容器或装置的数量、照明源、打印平台、板或任何存储装置的数量等不限于本文描述或描绘的图示。本发明的用户不限于指定的人，而是也限于机器人或人工智能等。因此，上述实施方式在所有方面都应被认为是说明性的，而不是限制本文所述的本发明，并且本发明的范围由所附权利要求书来指示。

Claims (31)

1.一种增材制造系统，包括：

增材制造装置，所述装置包括：

树脂容器，所述树脂容器用于容纳暴露于辐射时可聚合的材料；

构建平台，所述构建平台具有构建表面，所述构建表面被设置成在其上制造物体；

辐射源；

所述辐射源被定位成照射位于所述构建表面上的未固化材料以制造所述物体；

所述装置与中心站无线通信；

所述中心站被设置成处理数据以创建制造文件；

所述中心站被设置成将所述文件传送到所述装置，以使得该装置基于所述文件来制造物体。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述远程站设置为从远程站无线地接收所述数据。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述数据包括患者的牙齿信息。

4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述装置被设置为在接收到所传送的制造文件时自动开始操作。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中，所述中心站与多个所述增材制造装置无线通信。

6.一种增材制造方法，所述方法包括以下步骤：

提供增材制造装置和中心站；

在所述中心站处理数据以创建制造文件；

将所述文件无线地传送到所述装置；以及，

由所述装置基于所述文件制造所述物体。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括所述中心站从远程位置无线接收数据的步骤。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述数据包括患者的牙齿信息。

9.如权利要求7所述的系统，还包括在接收到所传送的制造文件时自动开始制造的步骤。

10.一种增材制造装置，包括：

树脂容器，所述树脂容器用于容纳在暴露于辐射时可聚合的材料，所述树脂容器设置成接收打印胶囊；

构建平台，所述构建平台具有构建表面，所述构建表面设置为在其上制造物体，

辐射源，所述辐射源被定位成照射位于所述构建表面上的未固化材料以制造所述物体；

其中所述打印胶囊包括对应于有限数量的制造物体的计量体积的树脂。

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述有限数量在1到4的范围内。

12.根据权利要求10或11所述的装置，其中，所述打印胶囊包括识别标签，所述识别标签被设置成提供与所述打印胶囊相对应的可询问数据。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的装置，其中，所述可询问数据包括以下中的任何一个或组合：树脂的类型、树脂的体积、可由所述树脂的体积制造的物体的有限数量、打印胶囊所用于的物体的类型。

14.根据权利要求12或13所述的装置，其中，所述可询问数据被存储在所述识别标签内。

15.根据权利要求12或13所述的装置，其中，所述识别标签被设置成经由无线连接提供链接以访问所述可询问数据。

16.根据权利要求12或13所述的装置，其中所述识别标签被设置为提供链接以从存储在所述装置内的数据访问所述可询问数据。

17.根据权利要求12至16中任一项所述的装置，其中，所述识别标签包括RFID、条形码或QR码。

18.根据权利要求12至17中任一项所述的装置，还包括被设置成询问所述识别标签的读取器。

19.根据权利要求12至18中任一项所述的装置，还包括用于接收所述打印胶囊的胶囊保持器，其中，所述胶囊保持器包括柱塞，所述柱塞用于接合所述打印胶囊并且施加压力以将所述树脂从所述打印胶囊注入到所述树脂容器中。

20.根据权利要求19所述的装置，其中，所述胶囊包括在所述柱塞施加压力时用于调节树脂的注入的阀。

21.一种增材制造装置，包括：

树脂容器，所述树脂容器用于容纳在暴露于辐射时可聚合的材料；

构建平台，所述构建平台具有构建表面，所述构建表面被设置成在其上制造物体，

辐射源；

所述辐射源被定位成照射位于所述构建表面上的未固化材料以制造所述物体；

固化站，所述固化站被设置成接收所述物体并固化所述物体；

至少一个清洗站，所述清洗站被设置成接收固化的所述物体并清洗所述物体以供最终用户使用；

其中所述固化站和清洗站定位于可旋转托盘上，所述可旋转托盘被设置成顺序地旋转每个站以用于接收所述物体。

22.根据权利要求21所述的装置，其中，所述构建平台被设置成在制造之后升高所述物体，并且在所述可旋转托盘旋转以将所述固化站定位在所述构建平台下方之后将所述物体降低到所述固化站中。

23.根据权利要求22所述的装置，其中，所述构建平台被设置成在固化之后升高所述物体，并且在所述可旋转托盘旋转以将所述清洗站定位在所述构建平台下方之后将所述物体降低到所述清洗站中。

24.根据权利要求21至23中任一项所述的装置，其中，所述清洗站包括被设置成接收所述物体的清洗容器和搅拌组件，所述搅拌组件被设置成在所述清洗容器中产生湍流。

25.根据权利要求24所述的装置，其中，所述搅拌组件包括位于所述清洗容器的底座中的清洗磁体，所述清洗磁体与所述清洗容器下方的引导磁体磁连通，所述引导磁体联接到电机和滑轮系统，所述电机和滑轮系统设置成使所述引导磁体旋转，并因此使所述清洗磁体旋转。

26.根据权利要求21至25中任一项所述的装置，还包括附接到所述可旋转托盘的密封托盘，所述密封托盘被设置成密封所述固化站和所述清洗站。

27.根据权利要求21至26中任一项所述的装置，还包括：

树脂容器托盘以及照明托盘，所述树脂容器安装所述树脂容器托盘，所述照明托盘位于所述树脂容器的下方；

所述照明托盘具有安装到其上的辐射源；

所述辐射源定位成引导辐射向上穿过所述树脂容器的透明基部，以便照射所述树脂。

28.根据权利要求21至27中任一项所述的装置，其中，所述可旋转托盘包括打印空间，所述可旋转托盘被设置成旋转以在照射所述树脂时将所述打印空间定位在所述树脂容器和所述构建平台中间。

29.根据权利要求21至28中任一项所述的装置，还包括胶囊保持器，所述胶囊保持器安装于所述可旋转托盘，以用于接收打印胶囊，所述打印胶囊包括与有限数量的制造物体相对应的计量体积的树脂

30.根据权利要求29所述的装置，其中，所述胶囊保持器包括柱塞，所述柱塞用于接合所述打印胶囊并且施加压力以将树脂从所述打印胶囊注入到所述树脂容器中。

31.根据权利要求27至31中任一项所述的装置，其中，所述照明托盘和所述树脂容器托盘是固定的，从而分别防止所述照明装置和所述树脂容器旋转。

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