CN112533749B - 利用立体光刻方法制造部件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用立体光刻方法制造部件(9)的方法，其具有以下步骤：A)按照该部件(9)的虚拟3D模型借助立体光刻方法通过固化液态塑料(7)来形成部件(9)，和B)通过使该部件(9)绕一条旋转轴线或多条旋转轴线的至少一次旋转运动来清洁该部件(9)，其中该液态塑料(7)的残留物自该部件(9)的表面通过由该旋转运动所产生的离心力被除去。本发明还涉及一种用于实现这种方法的3D打印系统。

Description

利用立体光刻方法制造部件的方法
技术领域
本发明涉及利用立体光刻方法制造部件的方法。
背景技术
本发明也涉及借助立体光刻方法制造部件的3D打印系统，所述3D打印系统具有用于依据位置分层固化液态塑料的打印装置和控制装置。
除了手工技术外，数字加工方法也在牙科领域变得越来越重要。近几年来，假牙和其它牙科模制件如牙冠、牙桥和患者口腔三维模型以铣削方法借助CAD/CAM技术被减材制造(CAM-计算机辅助制造，CAD-计算机辅助设计)。
从WO91/07141A1中知道了一种用于制造假牙的CAD/CAM方法，其中，在此方法中基于倒模由塑料块铣制出假牙基体。
此外，用于基于聚合物的牙科产品如暂代品、假体、正畸矫治器(颌骨矫形器)、咬合轨条、钻孔模板或牙科模型的增材CAM工艺如立体光刻方法和DLP(数字光处理)变得越来越重要。
立体光刻技术目前被用于由塑料生产原型或部件。立体光刻技术是快速成型或快速制造的技术原理，在此，通过空间实体化的点来逐层构造工件。一个部件的加工或多个部件的同时加工通常根据在计算机上创建的CAD数据全自动进行。该原理已经在1984年由美国物理学家Chuck Hüll研发并以专利申请号4,575,330申请了专利。在基于立体光刻技术的3D打印法中，通过液态塑料的光聚合来制作部件。例如从US2017/291356A1和EP3174693B1中知道了这种立体光刻3D打印机。
存在一些方法，例如从DE102009056752A1或WO2013124452A1中知道的方法，在此，以数字方式创立部分假体或全假体并且通过CAD/CAM方法来生产。从专利DE10304757B4中已知一种假牙制作方法，在此进行将牙齿虚拟创建到一个虚拟模型中并且基于该虚拟模型制造假牙基体。
在用立体光刻技术形成部件之后，必须使它摆脱其表面上的液态塑料残留物。当前，用立体光刻技术增材制成的部件借助压缩空气枪以压缩空气被手动预清洁。然后，在最终清洁或二次清洁中在超声波浴中用清洁液如异丙醇对部件进行清洁，以除去未固化塑料的残留物。这很复杂，因为必须为此单手拿着部件。此外，在几何形状比较复杂的情况下并非到处都容易够到部件表面。这尤其适用于空心模子，其内部区域不易被空气流冲击，清洁液可能集中在其中并且在那里又被有限地除去。
发明内容
本发明的任务是克服现有技术的缺点。尤其应该提供一种方法，借此能不太费力地用立体光刻方法批量制造部件。该方法应该能尽量完全自动化运行。在此，作为最终产品应存在高质量的整洁部件。部件的清洁尤其应该被简化并可自动化进行。
本发明的任务通过一种用立体光刻方法制造部件的方法来完成，该方法包括以下步骤：
A)通过用立体光刻方法在承载件上固化液态塑料，根据部件的虚拟3D模型生成部件，其中，所述部件形成在所述承载件上，即，所述部件定位在所述承载件(8)上，使得所述旋转轴线或多条旋转轴线中的至少一条旋转轴线延伸经过所述部件的重心区域，尤其延伸经过所述部件的重心，或者所述旋转轴线或多个旋转轴线中的至少一条旋转轴线延伸经过由所述部件、所述承载件和所述离心模块的所有随所述部件旋转的部分组成的系统的重心区域，尤其是经过所述系统的重心，以及
B)通过使该部件绕一条旋转轴线或多条旋转轴线的至少一次旋转运动来清洁该部件，其中液态塑料残留物通过由该旋转运动产生的离心力自部件表面被除去。
在本发明的范围内，液态塑料残留物通过由至少一次旋转运动所产生的离心力自部件表面被除去不意味着在部件清洁之后不再有液态塑料残留物留在部件表面。因此，不一定自部件表面除去所有的液态塑料残留物。仍然可以通过二次清洁去除余下的残留物。在这种情况下也得到二次清洁的明显简化和清洁液的更少消耗。因此，该方法总还是比根据现有技术的方法更保护资源，特别是被离心甩掉的液态塑料可被循环使用并且(如果需要，在过滤或清洁之后)可再次被用于制造新部件。
可能的旋转运动既有匀速旋转(此时在同一旋转方向上绕同一旋转轴线发生多次旋转)，又有摆动旋转(此时角速度在两个旋转方向上摆动进行且不必旋转一整圈360°)。同样，绕多条旋转轴线的旋转也可以同时进行或相继进行。
优选可以规定，在步骤A)中的部件形成以逐层方式进行。由此可以将已知的立体光刻方法用于制造部件。
也可以规定，在步骤A)中在填充有液态塑料的液浴池中形成该部件。因此，在步骤B)的清洁过程中，该液态塑料又可被回输或送回到液浴池中。
在本发明的方法中也可以规定，存在于部件表面上的液态塑料的至少50％的残留物通过离心力被除去，优选的是存在于部件表面上的液态塑料的至少85％的残留物通过离心力被除去，特别优选的是存在于部件表面上的液态塑料的至少95％的残留物通过离心力被除去。
就此清楚表明将从部件表面除去大量的液态塑料，但不必除去附着在部件表面上的全部塑料。由此，所述清洁的作用至少强到将简化二次清洁。
还规定，在步骤A)中在承载件上形成该部件。
该承载件可被用作用立体光刻方法制造部件的构建平台，同时可被用于清洁该部件，而不必为此将部件与承载件分开。
在此可以规定，在步骤B)中在离心模块内将固定或固定该承载件连同其上的部件以便清洁该部件，其中，这条或这些旋转轴线优选由在离心模块内的承载件的位置来确定。
通过使用承载件，可以由打印装置通过简单方式将部件置入离心模块而没有部件损坏的风险。或者，所述打印装置和离心模块也可被设计成一件式。
还规定，在步骤A)中如此在承载件上制造该部件，即，该部件定位在承载件上，使得这条旋转轴线或其中一条所述旋转轴线延伸经过部件重心区域，特别是经过部件重心，或者这条旋转轴线或至少其中一条旋转轴线延伸经过由所述部件、承载件和离心模块的随部件旋转的所有部分组成的系统的重心区域，特别是经过系统重心。
对此，应避免在所述至少一次旋转运动时的干扰旋转运动的失衡，这一方面简化了所述部件的或由所述部件、承载件和离心模块的在旋转运动期间所有共同旋转的部分构成的系统的安装，另一方面，可以防止由于因失衡而出现的力造成可能尚未完全固化的部件的损坏。本发明出人意料地发现了，在制造部件时已经可以通过部件在承载件上的适当定位或定位和取向来实现借助至少一次旋转运动的、简单廉价但同时也高效的清洁。
在此，以下条件对实现本发明来说就够了，即，这条旋转轴线或其中一条所述旋转轴线紧挨着重心经过，使得在各自旋转运动中由由此造成的失衡而产生的力很小，以致在安装承载件时不必投入会明显使其装置(离心模块)昂贵的建设性努力。另外，在各自旋转运动中由由此造成的失衡而产生的力也应该小到能防止尚未完全固化的部件变形或损坏。优选地，该旋转轴线或其中一条所述旋转轴线刚好或尽量刚好延伸经过部件重心以保持尽量小的失衡。
本发明还建议，在该方法中进行步骤AA)：AA)在步骤A)之前确定在承载件上的待形成部件的位置或位置和取向，其中该部件如此定位在承载件上，即，该部件的至少一条旋转轴线延伸经过在部件重心周围的区域，特别是刚好经过部件重心，或者所述至少一条旋转轴线延伸经过由所述部件、承载件以及离心模块的所有随部件旋转的部分构成的系统的重心周围区域，特别是刚好经过系统重心，并且其特征是在步骤A)中在承载件上以如此确定的位置或以如此确定的位置和如此确定的取向形成该部件。
对此也应该避免在至少一次旋转运动期间的干扰旋转运动的失衡，这一方面简化了在旋转运动时的部件的安装，另一方面可防止因失衡而产生的力造成的可能尚未完全固化的部件的损坏。还如此使用，虚拟3D模型本来就有并且可被有利用上。在此用到以下事实，可以在虚拟3D模型上轻松计算重心位置，由此可以通过简单方式计算位置和或许取向。
在此可以规定，在步骤AA)中，结合虚拟3D模型来确定所述部件或系统的重心，进而确定在承载件上的待形成部件的位置或位置和取向。
就此，在清洁部件时也利用了计算机辅助部件制造的优点。
优选也可以规定，步骤A)中的液态塑料固化通过光、紫外光或激光进行，并且光固化塑料被用作液态塑料，特别是丙烯酸树脂、环氧树脂或乙烯基酯树脂。
将这些固化方法与清洁步骤结合使用是特别有意义的，因为在这种情况下也可将用来形成部件的大量液态塑料保持粘附和/或围绕于部件表面，但同时也保持相对流动，从而可以通过离心力获得良好的清洁作用。
还可以规定，借助该方法来制造牙齿模型或用于安放作为该部件的假牙的口腔模型，或者作为该部件制造假牙或假牙件的模型、尤其是假牙基体并且在步骤A)中生产。
本发明的方法特别适合于牙科领域中模型和牙科产品的自动化制造，因为清洁步骤被简化并且可妥善地完全自动化执行。
此外，根据本发明可以规定以下步骤：C)在步骤B)之后用清洁液、尤其是异丙醇二次清洁该部件，其中，步骤C)在步骤B)之后进行。
通过二次清洁，也可以除去在清洁后仍附着在部件上的塑料残留物和其它污物。与仅按照二次清洁方式进行一次正常清洁相比，由于上游清洁，二次清洁的成本要低得多。
此外，在步骤C)中可以规定通过由旋转运动造成的离心力而自部件表面除去清洁液残留物。
因为所述部件为了步骤B)中的清洁本来就可转动地安装并且或许重心被适当对准方向，故旋转运动也可被用于除去清洁液残余物。
此外，可以在步骤B)之后规定后固化该部件的步骤D)，其中所述部件在后固化时绕该旋转轴线或者至少其中一条旋转轴线旋转，在这里，后固化优选通过再次光照射或热处理或通过再次光照和热处理来进行。
在这种情况下，本来就可用的能使部件旋转(尤其能在没有显著失衡情况下旋转)的可能性也可以被用来简化部件的后固化，做法是在后固化时使该部件旋转。由此可以更简单廉价地构造后固化用装置，或者获得更均匀的部件后固化。
根据本发明方法的一个改进方案而可以规定，在步骤B)中，在壳体中进行该旋转运动，其中通过离心力被除去的液态塑料残留物被该壳体截留。
由此，通过离心力自部件上被除去的液态塑料残留物可被再用或至少被收集和回收再用。
也可以规定，步骤B)中的旋转运动以在200转/分钟至1000转/分钟之间的转速进行，优选以在300转/分钟至800转/分钟之间的转速进行。
在这些转速下将获得良好的清洁效果，而不会使在部件制造后尚未完全固化的部件变形。所述转速已被证明特别适用于通常具有在5毫米至150毫米之间的尺寸的牙模件。
也可以规定，作为部件来制造空心模型或空心模子。借助本发明方法制造空心模型和空心模子是特别有利的，因为空心模型和空心模子的内置表面无法以其它方式来妥善清洁，因为空气流很难够到它们，或者所用清洁液附着在空心模子或空心模型中并只能困难地又被除去。
此外可以规定，在步骤B)中用空气流、尤其是压缩空气流吹拂到该部件上。
借助气流，可以获得额外的清洁效果。此外，空气流也可以够到紧挨着这个或这些旋转轴线的部件表面区域，并且空气流可以将附着在这些部分上的液态塑料残留物径向向外驱赶，从而它们在那里被离心力驱赶去除。
也可以规定，至少所述旋转运动的角速度和/或用于获得至少该旋转运动的角速度的角加速度依据部件形状来控制，从而避免在所述至少一次旋转运动时的部件的损坏或变形。
由此可将尽可能强力的旋转用来快速高效地清洁部件，而不必担心部件损坏或变形。在此，根据本发明，优选可以考虑部件的坚固性。
本发明所基于的任务还通过一种用于借助立体光刻方法制造部件的3D打印系统来完成，3D打印系统具有用于依据位置分层固化液态塑料的打印装置、控制装置且尤其是带有计算机程序的计算机和离心模块，其中该控制装置适合于并设置用于根据待形成部件的虚拟3D模型根据本发明方法的步骤A)控制该打印装置，并且借助该离心模块，用打印装置生产的部件可以通过旋转运动而旋转，使得液态塑料残留物通过离心力从部件表面被除去。
该打印装置优选具有光源和液浴池，其中该液浴池填充有或可填充有可用光源的光固化的液态塑料。
该离心模块可以作为打印装置的单独部分来设置，或者与打印装置一起构成。对于后者例如可以规定，所形成的部件从液态塑料的液浴池中被提起并在那里通过该离心模块被置于旋转运动中。该离心模块可以具有用于产生旋转运动的马达和用于固定该部件或承载件的保持件，其中已经在承载件上形成该部件。理论上，该离心部件也可以在在借助打印装置生产部件之时被使用。
该3D打印系统在此也可以具有用于确定该部件的虚拟3D模型的或由该部件、承载件和离心模块的所有随部件转动的部分构成的系统的虚拟3D模型的重心位置的重心计算模块以及用于确定待形成部件在打印装置中的位置或位置和取向的定位模块。
由此，可以在3D打印系统中以所述位置和或许所述取向(其使得当在离心模块内旋转时可以尽量简单地实现部件旋转运动)生成该部件。在此，可以如此避免在离心模块内复杂地安装该部件以吸收不失衡，其中该部件被定位成这个或这些旋转轴线延伸经过用重心计算模块计算出的重心。
在此情况下，取向是指部件相对于打印装置的空间位置，或者由所述部件、承载件以及离心模块的可能随部件转动的部分构成的系统相对于离心模块的未随之旋转的部分的空间位置，这种位置可以通过部件相对于打印装置旋转或者系统相对于离心模块的非旋转部分的旋转来获得。因此，部件取向的变化通过部件相对于打印装置的旋转来实现，或者该系统的取向的变化通过系统相对于离心模块的旋转来实现。而部件位置的变化通过部件相对于打印装置的平移运动来实现，该系统的位置的变化相应地通过该系统相对于离心模块的平移运动来实现。
在此可以规定，该定位模块与重心计算模块连接并能够访问由重心计算模块确定的重心，并且被编程为依据由重心计算模块所计算出的重心来确定在打印装置中的待形成部件的位置或位置和取向。
由此确保了后面的这个或这些旋转轴线延伸经过所述部件的或由所述部件、承载件和或许离心模块的随部件旋转的组成部分构成的系统的重心，因此不会在在离心模块内的旋转运动期间出现失衡。
还可以规定，该打印装置具有用于固定承载件的保持件，其中该部件能在承载件上制造，其中最好该打印装置具有至少一个承载件。
由此可以将该承载件上的部件转移入离心模块，而没有对所形成的部件的机械载荷。
也可以规定，该3D打印系统被设计用于实现根据本发明的方法。
由此，该3D打印系统具有根据本发明的方法的优点。
最后，也可以规定用于通过借助光或温度或借助光和温度来后固化该部件的后固化模块，其中，该部件在后固化中可在后固化模块内旋转，并且其中该后固化模块优选设计成与该离心模块成一体。
在此提供一种全自动的3D打印系统，其中，部件已准备好且直接可用。同时，可使部件旋转的可能性可被用于简化后固化模块的结构并且可以获得后固化均质性的改善。
本发明基于以下出乎意料的认识，即，通过该部件的至少一次旋转运动就做到了，所述至少一次旋转运动将此时出现的离心力用来从部件上至少基本上除去在部件制造后附着在部件上的塑料残留物的至少一部分和可能有的其它污物，以致利用异丙醇或其它清洁液的简单短暂的清洁就足以清洁该部件。接着或利用随后的后固化步骤，该部件于是已准备好供进一步使用。在此，清洁应在后固化之前进行，以使用以制造部件的液态塑料的附着残留物没有同时固化，进而没有歪曲或影响期望的部件形状。本发明还令人惊讶地发现，在中等转速下，离心力虽然足以除去液态塑料残留物，却还不用担心尚未完全固化的部件的变形。最大可用转速在此取决于关于所用旋转轴线的部件径向尺寸、所用液态塑料和所用立体光刻方法(与光源的波长和功率有关)，但也取决于所选的网格密度和光源焦点。在一定程度上，所形成的部件的准确几何形状也起到作用。因此，将径向靠外的高质量区域与旋转轴线相连的薄腹板可能比实心部件更容易断裂。
本发明允许通过使用离心力使增材制造的部件的表面和空腔摆脱未固化的塑料残留物或合成树脂残留物。此时可行的是，将构建平台或包括打印部件在内的构建平台部分直接放置在清洁设备中。该过程比常规清洁方法或打印方法更快速高效。另外，可以实现更好的再现性。
本发明主要代替了手动预清洁，而手动预清洁可被看作特别不方便用户。在二次清洁不能被完全替代的情况下，至少可被明显减轻二次清洁的负担。尤其是，在清洁时的清洁液的污染比用清洁液进行常见的最终清洁时要慢得多，这是因为大部分液态塑料可通过所述至少一次旋转运动被除去。
使用者使用液态合成树脂或液态塑料的工作量较少，由此与这些物质的实体接触较少。由此，所需的个人防护装备较少。通过该方法，还避免了压缩空气枪使用者所经受的噪音以及液态塑料蒸气的吸入。例如防护眼镜不再是必不可少的。另外，由于不再有液态塑料或液态合成树脂要被强烈雾化且清洁可在密闭壳体内进行，故没有抽吸也可以进行无味清洁。由于可以排除在用压缩空气人工清洁部件时的人工错误，故也提高了过程可靠性。
在此所描述的3D打印系统包括一个自动化清洁设备并且也适合于用于部件清洗和或许还有后固化的全自动工艺链。
附图说明
以下，结合五个示意性所示的附图来解释本发明的其它实施例，但在此并非要限制本发明，其中：
图1示出具有用于实现本发明方法的离心模块的本发明3D打印系统的示意图；
图2示出用于实现本发明方法的第二替代离心模块的示意图；
图3示出用于实现本发明方法的第三替代离心模块的示意图；
图4示出用于实现本发明方法的第四替代离心模块的示意图；和
图5示出根据本发明的用于以立体光刻方法制造部件的方法的过程。
具体实施方式
在附图中，为了清楚起见，有时也针对不同的实施方式将相同的附图标记用于不同的但同类的零部件，例如用于不同设计结构的鼓风管，其在下面的附图说明和所有附图中始终用附图标记26来标示。
图1示出根据本发明的3D打印系统的示意图，该3D打印系统用于实施本发明方法并用于制造部件9。该打印系统包括真正的立体光刻打印装置1和离心模块2。控制装置3连接至打印装置1和离心模块2并为此能够控制打印装置1和离心模块2。作为控制装置3，可以使用被适当编程的计算机。控制装置3接管CAM的控制并且还被用于CAD计算。控制装置3具有用于计算待形成的部件9的位置或位置和取向的定位模块4以及用于计算在待形成的部件9内的重心位置的重心计算模块5。
打印装置1具有用于可光聚合的液态塑料7的液浴池6，由此制成部件9。光固化合成树脂如丙烯酸树脂、环氧树脂或乙烯基酯树脂被用作液态塑料7。部件9在承载件8上形成，该承载件可分离地连接至打印装置1的活动平台10。液浴池中妥善地填充有液态塑料7，从而待形成的部件9可与承载件8一起被完全浸入液态塑料7中。
承载件8以限定的位置和取向被连接至或可连接至活动平台10。承载件8的位置和取向作为数据组被存储在控制装置3和定位模块4中并且在部件9的构建及部件9的位置或位置和姿态计算时被定位模块4考虑进来。
平台10在液浴池6内至少是可升降调节的(在图1中从上向下)，但它也可以在与之垂直的平面中被调节。为此，平台10可纵向移动地安置在垂直竖立在液浴池6内的支柱14上。在形成部件9时，平台10的调节由控制装置3来控制。
打印装置1还包括激光器16，其波长适于固化液态塑料7。由激光器16产生的激光射线(在图1中以粗虚线表示)通过可旋转运动地安装的可控的反射镜18被引导至液浴池6中。活动的反射镜18的倾斜度例如可通过步进电机(未示出)在两个相互垂直的轴线上进行调整。控制装置3调节活动的反射镜18的空间倾斜度，使得整个打印过程可用控制装置3来控制。
为了制造部件9，承载件8被固定在平台10上。随后，利用激光射线在承载件8上固化液态塑料7层并层层固化，因此，逐层构造部件9。激光射线的控制在此通过由控制装置3调设的反射镜18倾斜度进行。对于部件9的每一层，承载件8深深地沉入液浴池6或液态塑料7中，从而部件9的上层总是邻接液态塑料7的表面，因此可用激光射线够到。平台10和进而在液态塑料7中的部件9的高度在此也由控制装置3控制。
在部件9已在打印装置1中制造好之后，从平台10上取下承载件8连同其上的部件9并将其固定在离心模块2中。
离心模块2具有可由控制装置3控制的马达20。马达20的轴通过快速释放夹紧装置22联接或可联接至承载件8。承载件8在此能被如此夹紧在快速释放夹紧装置22中，即，承载件8相对于马达20的位置和取向是固定的。
承载件8连同部件9在离心模块2的壳体24中被移动。壳体24截留自部件9表面滴下的液态塑料。液态塑料可被送回到打印装置1的液浴池6中，其中，液态塑料为此可被预清洁和/或过滤。
部件9还可以利用其尖端形成压缩空气喷嘴的鼓风管26经受空气流作用，空气流促成液态塑料残留物自部件9表面分离。此外，光源28可被用于后固化该部件9。
图2至图4示出离心模块32、42、52的变型，其能马上替换根据图1的离心模块2。在根据图2的离心模块32情况下，壳体24被设计为向下敞开。由此可以直接收集自部件9滴下的液态塑料。另外，鼓风管26相对于部件6的倾斜度被改变。在其它方面，根据图2的离心模块32与根据图1的离心模块2相同。
在根据图3的离心模块42情况下，壳体24是侧面敞开的并且部件9绕水平旋转轴线旋转。由此可以将重力更好地用于液态塑料的滴落，这是因为离心力在一个方向(向下)上与地球引力相加。另外，鼓风管26相对于部件6的倾斜度被改变。在其它方面，根据图3的离心模块42与根据图1的离心模块2相同。
在根据图4的离心模块52情况下，壳体24是顶侧敞开的。部件9绕竖直的旋转轴线53旋转。旋转轴线53此时不在部件9内。由此可能出现失衡。为了避免失衡而可以规定，两个彼此相对的承载件(未示出)连同部件被固定在旋转轴线53上。将部件9安装在旋转轴线之外的优点在于，由于部件距旋转轴线53的径向距离较大，故在相同的旋转速度下可获得更大的离心力。然而，部件9必须足够稳定并被固化至一定程度，使得此时所出现的力未损坏或变形该部件9。另外，鼓风管26具有弯曲。在其它方面，根据图4的离心模块52与根据图1的离心模块2相同。
以下将依据图1所示的具有根据图1至图4的离心模块2、32、42、52的3D打印系统来说明示例性方法。示例性方法的过程在图5中被示出。
在第一工作步骤100中，利用CAD在控制装置3中计算待形成的部件9的虚拟三维模型，例如牙模件或患者口腔状况的模型。
此后，在下一工作步骤101中，利用重心计算模块5来确定部件9的虚拟三维模型的重心。在此假定该部件9的虚拟模型具有均匀的密度。但也可能的是计算由具有不同密度的不同材料组成的部件的重心。如果这是期望的并且承载件8和或许还有其它随之转动的离心模块2部分都有助于在离心模块2内转动时的失衡，则也同样可以利用重心计算模块5来计算由部件9、承载件8和离心模块2的或许一起转动的部分构成的整个系统的重心。但对于目前考虑而言作出以下假设就够了，如此构造离心模块2，当其形状和质量分布已知的承载件8按照其正确位置被装入离心模块2时，进行离心模块2绕如下旋转轴线的所有旋转运动，这些旋转轴线延伸经过由离心模块2和承载件8的所有旋转部分构成的系统的重心。例如这可以如此做到，关于离心模块2和保持件8的旋转部分的所有惯性矩如此定位配重，即所有失衡被补偿。然后使系统平衡。因此，在工作步骤101中计算重心计算模块5的计算和在随后的工作步骤102中定位模块4的计算的目的是，在离心模块2中不会出现由被打印到承载件8上的部件9引起的失衡，或者保持尽量低的部件9的运动速度以保护该部件9。
在工作步骤101之后的工作步骤102中，用定位模块4如此将部件9的虚拟模型定位在承载件8的模型上，即，承载件8已知地绕至少一个旋转轴线旋转时，仅该部件9或用于它的模型、或者包含一起转动的部分如承载件8和或许有的一起转动的离心模块2紧固件在内的部件9在离心模块2内关于所述至少一个旋转轴线、优选是所有旋转轴线被如此取向，即，它们延伸经过在步骤101中计算出的部件9重心或紧挨着该重心的区域。如果所述至少一个旋转轴线紧挨着部件9的重心经过部件9以致不必在结构上费事地加强承载件8在离心模块2内的支承，就足以能消除在旋转运动时由重心偏离引起的失衡，和/或所形成的部件9未受到过大的力以不变形或损坏尚未完全固化的部件。对于目前的考虑，只要假设承载件8或离心机模块2的旋转部分均未引起失衡以致在承载件8上的部件9的位置或位置和取向的计算足以排除失衡或将其保持在低水平就行。其形状和质量分布为已知的承载件8在打印装置1和离心模块2中的位置是已知的。尤其是，在各自旋转运动中出现在部件9中的离心力以及由失衡引起的力也应该小到能防止尚未完全固化的部件9的变形或损坏。
在下一个工作步骤103中，借助立体光刻方法(作为CAM工艺)由塑料在承载件8上用打印装置1分层打印部件9，其中该部件9的形状对应于根据工作步骤100中的CAD计算的虚拟3D模型，并且根据在工作步骤102中的定位模块4的计算来实现在承载件8上的部件9的位置或位置和取向。真正的打印利用已知的立体光刻方法进行。理论上讲，承载件8也可以与部件9一起被打印出来。
在部件9被打印出之后，它与承载件8一起从打印装置中被取出并被固定在离心模块2中。在一个现在进行的工作步骤104中，部件9在离心模块2中绕先前被用于计算的这个旋转轴线旋转或绕先前被用于计算的这些旋转轴线旋转。在此，液态塑料7残留物自所形成的部件9的表面被离心分离并且被收集在壳体24中。离心力在此情况下将液态塑料7的附着液态残留物与部件9的表面分离。这种分离可以得到空气流的帮助，空气流通过鼓风管26引向部件9。部件9的旋转运动不仅可以只在一个方向上进行，也可以交替进行，从而角速度遵循正弦函数或者该方向至少被反复改变。在所形成的部件9内作用的此时出现的加速力和离心力此时应该仅强大到在其当前状态(固化)下不会发生部件9的变形或损坏。
优选可以规定，打印装置1和离心模块2是一体构成的。接着，可以简单地通过抬起而将所形成的部件9从液态塑料7移出，接着使其旋转。于是，液浴池6的壁是壳体24，而液态塑料残余物掉入或流入设于部件9下方的液态塑料7容器中。
在如有必要可选进行的随后一个工作步骤105中，进行任何剩余的残余物作为清洁步骤的一部分，在二次清洁范围内用诸如异丙醇的清洁液冲洗并除去部件9表面上的尚残留的塑料和其它污物。
在一个也可选的工作步骤106中可通过离心除去异丙醇。
在最后工作步骤107中，借助光源28的光和在35℃至90℃之间略微升高温度来后固化该部件9。在此，使部件9绕至少一个旋转轴线旋转，该部件为此位于承载件8上。
将部件9与承载件8分离开，并且如果需要，与承载件8相连的连接面被再加工。接着，部件9完工并且例如可以被用于构建假牙或调整假牙件。
在前面的说明书以及权利要求书、图和实施例中所公开的本发明特征不仅可以单独地、也可以在任何组合中对于以不同实施方式实现本发明来说是重要的。
附图标记列表
1 打印装置
2 离心模块
3 控制装置
4 定位模块
5 重心计算模块
6 液浴池
7 液态塑料
8 承载件
9 部件
10 平台
14 支柱
16 激光器
18 活动的反射镜
20 马达
22 快速释放夹紧装置
24 壳体
26 鼓风管
28 光源
32 离心模块
42 离心模块
53 旋转轴线
100 工作步骤：计算待形成部件的3D模型
101 工作步骤：计算3D模型的重心
102 工作步骤：计算在承载件上的3D模型的位置和可能取向
103 工作步骤：利用立体光刻方法打印出该部件
104 工作步骤：用离心模块清洁该部件
105 工作步骤：用清洁液二次清洁该部件
106 工作步骤：通过离心运动从部件上除去清洁液
107 工作步骤：后固化该部件

Claims (27)

1.一种利用立体光刻制造部件(9)的方法，该方法包括以下步骤：
AA)依据虚拟3D模型来确定所述部件(9)的重心或由所述部件(9)、承载件(8)和离心模块(2)的所有随所述部件(9)旋转的部分构成的系统的重心，并且进而确定在所述承载件(8)上的待形成的所述部件(9)的位置或者位置和取向，其中，所述部件(9)如此位于所述承载件(8)上，即，所述部件(9)的至少一条旋转轴线延伸经过所述部件(9)的重心周围区域，或者所述至少一条旋转轴线延伸经过由所述部件(9)、所述承载件(8)和所述离心模块(2)的所有随所述部件(9)旋转的部分构成的系统的重心周围区域， A)按照所述部件(9)的虚拟3D模型通过固化液态塑料(7)在承载件(8)上借助立体光刻形成所述部件(9)，其中，所述部件(9)形成在所述承载件(8)上，即，所述部件(9)定位在所述承载件(8)上，使得所述旋转轴线或多条旋转轴线中的至少一条旋转轴线延伸经过所述部件(9)的重心区域，或者所述旋转轴线或多条旋转轴线中的至少一条旋转轴线延伸经过由所述部件(9)、所述承载件(8)和离心模块(2)的所有随所述部件(9)旋转的部分构成的系统的重心区域，和
B)通过使所述部件(9)绕所述旋转轴线或所述多条旋转轴线的至少一次旋转运动来清洁所述部件(9)，其中，所述液态塑料(7)的残留物自所述部件(9)的表面通过由所述旋转运动所产生的离心力被除去。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，存在于所述部件(9)的表面上的液态塑料(7)的残留物的至少50%通过离心力被除去。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，存在于所述部件(9)的表面上的液态塑料(7)的残留物的至少85%通过离心力被除去。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，存在于所述部件(9)的表面上的液态塑料(7)的残留物的至少95%通过离心力被除去。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤B)中，所述承载件(8)连同其上的所述部件(9)将被固定或被安装在离心模块(2)中以便清洁所述部件(9)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述旋转轴线通过在所述离心模块(2)中的所述承载件(8)的位置来确定，或者多条所述旋转轴线由在所述离心模块(2)中的所述承载件(8)的位置来确定。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤A)中的液态塑料(7)的固化通过光、紫外光或激光进行，并且光固化塑料或丙烯酸树脂、环氧树脂或乙烯基酯树脂被用作液态塑料(7)。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，利用所述方法制造牙模或用于制备作为所述部件(9)的假牙的口腔模型，或者作为部件(9)制造假牙或假牙件的模型或假牙基体并且在步骤A)中形成。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤C)在步骤B)之后用清洁液或者用异丙醇二次清洁所述部件(9)，其中，步骤C)在步骤B)后进行。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在步骤C)中通过由旋转运动产生的离心力从所述部件(9)的表面除去清洁液残留物。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤D)在步骤B)之后后固化所述部件(9)，其中，在后固化时使所述部件(9)绕所述旋转轴线旋转，或者绕至少其中一条旋转轴线旋转。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，通过再次光照或热处理或通过再次光照和热处理进行所述后固化。
13.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤B)中，所述旋转运动在壳体(24)中进行，其中，通过离心力所除去的液态塑料(7)的残留物被所述壳体(24)截留。
14.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤B)中的旋转运动以在200转/分钟和1000转/分钟之间的转速进行。
15.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤B)中的旋转运动以在300转/分钟至800转/分钟之间的转速进行。
16.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，作为部件(9)制造空心模型或空心模子。
17.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤B)中，空气流或压缩空气流吹拂到所述部件(9)上。
18.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述至少一次旋转运动的角速度和/或用于获得所述至少一次旋转运动的角速度的角加速度依据所述部件(9)的形状来控制，从而避免在所述至少一次旋转运动时所述部件(9)的损坏或变形。
19.根据权利要求中1或2所述的方法，其特征在于，在步骤A）中，所述旋转轴线或多条旋转轴线中的至少一条旋转轴线延伸经过所述部件(9)的重心，或者所述旋转轴线或多条旋转轴线中的至少一条旋转轴线延伸经过由所述部件(9)、所述承载件(8)和离心模块(2)的所有随所述部件(9)旋转的部分构成的系统的重心。
20.根据权利要求中1或2所述的方法，其特征在于，在步骤AA)中，所述部件(9)的至少一条旋转轴线正好经过所述部件(9)的重心，或者所述至少一条旋转轴线正好延伸经过由所述部件(9)、所述承载件(8)和所述离心模块(2)的所有随所述部件(9)旋转的部分构成的系统的重心。
21.一种借助立体光刻制造部件(9)的3D打印系统，所述3D打印系统具有用于依据位置且分层固化液态塑料(7)的打印装置(1)、控制装置(3)或具有计算机程序的计算机以及离心模块(2)，其中，所述控制装置(3)适合于并设置用于根据待形成的部件(9)的虚拟3D模型来根据权利要求1至20中任一项所述的方法的步骤A)控制所述打印装置(1)，利用所述离心模块(2)能使利用所述打印装置(1)形成的部件(9)随旋转运动而旋转，使得液态塑料(7)的残留物能通过由旋转运动造成的离心力从所述部件(9)的表面被除去，设有重心计算模块(5)，该重心计算模块(5)用于确定所述部件(9)的所述虚拟3D模型的重心位置或者由所述部件(9)、所述承载件(8)和所述离心模块(2)的随所述部件(9)旋转的所有部分构成的系统的虚拟3D模型的重心位置，以及设有用于确定在所述打印装置(1)中要形成的所述部件(9)的位置或者位置和取向的定位模块(4)。
22.根据权利要求21所述的3D打印系统，其特征在于，所述定位模块(4)与所述重心计算模块(5)相连并能够访问由所述重心计算模块(5)确定的重心，并且所述定位模块(4)被编程以根据由所述重心计算模块(5)计算出的重心来确定在所述打印装置(1)中要形成的所述部件(9)的所述位置或者所述位置和取向。
23.根据权利要求21或22所述的3D打印系统，其特征在于，所述打印装置(1)具有用于固定承载件(8)的保持件(10)，其中，所述部件(9)能在所述承载件(8)上形成。
24.根据权利要求23所述的3D打印系统，其特征在于，所述打印装置(1)具有至少一个承载件(8)。
25.根据权利要求21或22所述的3D打印系统，其特征在于，设有用于借助光或温度或借助光和温度后固化所述部件(9)的后固化模块，其中，在后固化期间内所述部件(9)能在所述后固化模块中旋转。
26.根据权利要求25所述的3D打印系统，其特征在于，所述后固化模块与所述离心模块构造成一体。
27.根据权利要求21或22所述的3D打印系统，其特征在于，所述3D打印系统被设计用于实施根据权利要求1至20中任一项所述的方法。
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