CN114364467A - 通过真空循环成核而增材制造的物体的清洁 - Google Patents

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Abstract

通过增材制造由数据文件和可光聚合的树脂制造物体的方法包括以下步骤：(a)任选地修改所述数据文件，以将另外的真空循环成核(VCN)成核位点加入到所述物体的表面(2A)；(b)任选地在其中将另外的VCN成核位点加入到所述物体的表面的条件下，在增材制造方法中通过光聚合由所述数据文件和所述树脂生产所述物体(3)，所述物体具有粘附到其表面的残余的树脂；和随后(c)通过真空循环成核用洗涤液从所述物体清洁所述残余的树脂(4)。

Description

通过真空循环成核而增材制造的物体的清洁
相关申请
本申请要求2019年9月20日提交的美国临时申请序号62/903,118的权益和优先权，其公开内容通过引用以其整体并入本文。
技术领域
本发明涉及通过增材制造生产和清洁物体的方法，特别是通过立体平版印刷生产的物体。
背景技术
有时称为“立体平版印刷”的一组增材制造技术通过可光聚合的树脂的顺序聚合来产生三维物体。这样的技术可以是“自下而上”技术(其中光通过光透射窗口投射到正在生长的物体底部上的树脂中)或者“自上而下”技术(其中光投射到正在生长的物体顶部上的树脂上，随后该正在生长的物体向下浸入到树脂池中)。
最近引入称为连续液体界面生产(CLIP)的更快速的立体平版印刷技术，结合引入用于增材制造的“双固化”树脂，已经将立体平版印刷的有用性从原型设计扩展到制造(例如参见授予DeSimone等人的美国专利号9,211,678、9,205,601和9,216,546；以及J.Tumbleston, D. Shirvanyants, N. Ermoshkin等人的Continuous liquid interfaceproduction of 3D Objects, Science 347,1349-1352 (2015)；还参见Rolland等人的美国专利号9,676,963、9,453,142和9,598,606)。
用于增材制造的物体(包括在其第二固化之前由双固化树脂制成的那些)的洗涤液和洗涤设备是已知的，并且例如描述于授予McCall、Rolland和Converse的美国专利号10,343,331以及授予Converse, Powell等人的PCT专利申请公开号WO 2018/111548。这些对于许多物体是令人满意的。然而，一些物体(例如具有捕集制成它们的高度粘性树脂的小特征或通道的那些)通过这样的系统缓慢地清洁。在物体是由双固化树脂制成的“生坯”物体并且含有尚未聚合的成分的情况下，更强烈的清洁可能是有害的。因此，在增材制造中仍然需要新的洗涤技术。
发明内容
与其它形式的3D印刷(例如选择性激光烧结和熔融沉积成型)不同，其中物体由可光聚合的树脂形成的增材制造(通常称为“立体平版印刷”)得到涂布有粘性的并且通常部分聚合的残余的树脂液体的物体。我们发现，这样的残余的树脂可以通过真空循环成核(VCN)有效地去除。物体的表面可以有利地通过若干技术来改性，以产生在VCN期间促进物体清洁的另外的成核位点。当使用双固化树脂(即，生产用于进一步固化（例如通过烘烤）的“生坯”中间体物体的树脂)时，VCN清洁步骤不会过度地损害生坯中间体物体的化学组成，并且VCN清洁的中间体物体可以进一步固化以生产具有令人满意的机械性质的成品物体。
本发明的一些实施方案涉及通过增材制造由数据文件和可光聚合的树脂制造物体的方法。所述方法包括以下步骤：(a)任选地(但是在一些实施方案中，优选地)修改所述数据文件，以将另外的真空循环成核(VCN)成核位点加入到所述物体的表面；(b)任选地(但是在一些实施方案中，优选地)在其中将另外的VCN成核位点加入到所述物体的表面的条件下，在增材制造方法(例如，立体平版印刷)中通过光聚合由所述数据文件和所述树脂生产所述物体，所述物体具有粘附到其表面的残余的树脂；和随后(c)通过真空循环成核(例如，至少一个VCN循环，并且在一些实施方案中2个或3个VCN循环至10个、20个或30个VCN循环)用洗涤液(例如，水性洗涤液或包括有机溶剂的洗涤液)从所述物体清洁所述残余的树脂。
在一些实施方案中，所述物体包括格子(例如，互连的支柱格子、表面格子，特别是三重周期表面格子，例如Schwarz-P表面格子、F-RD表面格子等)。
在一些实施方案中，所述物体包括流体流动导管(例如，微流体装置、歧管、流体连接器等)或电连接器。
在一些实施方案中，用粘附到载体平台的所述物体进行所述生产步骤，并且进行所述清洁步骤，其中所述物体粘附到所述载体平台，而不干涉从其中分离。
在一些实施方案中，所述清洁步骤包括：(i)将所述物体浸入所述洗涤液中，并使所述物体经受VCN；(ii)将所述洗涤液与所述物体分离，并随后任选地使所述物体经受真空和/或热，以至少部分地干燥所述物体；和随后(iii)循环重复步骤(i)和(ii)直到将所述物体清洁。
在一些实施方案中，将所述物体浸入洗涤液中和/或将所述洗涤液与所述物体分离通过重力排水、泵送、用加压气体(空气、氮气等)迫使、用真空拉动或其组合来进行。
在一些实施方案中，所述清洁步骤包括搅动所述洗涤液(例如，用超声发生器，例如超声换能器)。
在一些实施方案中，所述洗涤液用在VCN期间足以增强气泡形成的二氧化碳至少部分饱合。
在一些实施方案中，所述方法进一步包括在所述清洁步骤之前加热所述物体，在所述清洁步骤之前使所述物体经受增加的压力，和/或在所述清洁步骤期间加热所述洗涤液用于与所述物体初始接触，以促进在所述清洁步骤期间树脂从所述物体分离。
在一些实施方案中，所述清洁步骤在5秒或10秒或1分钟，至多2分钟、5分钟、10分钟或20分钟(即，如从所述第一浸泡步骤的开始到所述最终分离步骤的完成所测量)的时间内进行。
在一些实施方案中，所述生产步骤通过自下而上的立体平版印刷(例如，连续液体界面生产或“CLIP”，任选地其中所述物体的至少一部分以交互模式生产以赋予所述物体的表面另外的VCN成核位点)、自上而下的立体平版印刷、滚动膜3d印刷或多喷射融合3d印刷来进行。
在一些实施方案中，所述物体由双固化树脂生产，所述双固化树脂包括(i)可光聚合的液体第一组分和(ii)不同于所述第一组分的第二可凝固组分的混合物；和在所述清洁步骤之后，所述方法进一步包括以下步骤：(d)进一步固化所述物体(例如，通过加热、微波辐射或其组合)。
在一些实施方案中，所述第一组分包括选自以下的包括反应性端基的单体和/或预聚物：丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、α-烯烃、N-乙烯基、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、苯乙烯类、环氧化物、硫醇、1,3-二烯、乙烯基卤化物、丙烯腈、乙烯基酯、马来酰亚胺和乙烯基醚。
在一些实施方案中，所述第二可凝固组分包括氰酸酯树脂的前体，并且其中所述洗涤液包括有机溶剂(例如，醇，例如异丙醇、丙二醇或其组合)。
在一些实施方案中，所述第二可凝固组分包括环氧树脂的前体，并且其中所述洗涤液包括有机溶剂(例如，二元酯，例如己二酸的二甲酯；醚；醇，例如异丙醇、丙二醇或其组合)。
在一些实施方案中，所述第二可凝固组分包括聚氨酯、聚脲或其共聚物的前体，并且所述洗涤液包括有机溶剂(例如，醚；醇，例如异丙醇、丙二醇或其组合；等)。
在一些实施方案中，所述洗涤液包括：(i)至少50体积%的异丙醇(例如，与至多50体积%的水组合)；(ii)至少20体积%或40体积%的卤化的有机溶剂(例如，氢氟烃溶剂)，与至多60重量%或80重量%的另外的水性和/或有机溶剂组合。
在一些实施方案中，在所述清洁步骤之后，所述方法进一步包括以下步骤：(e)蒸馏所述洗涤液以生产再循环的洗涤液，和用所述蒸馏的洗涤液用随后生产的物体重复步骤(c)。
本发明的一些其它实施方案涉及真空循环成核清洁设备，其包括：(a)洗涤室；(b)洗涤液储器；(c)将所述洗涤室和所述洗涤液储器互连的洗涤液输送管线，所述输送管线具有与其可操作地相关联的控制阀；(d)与所述洗涤室可操作地相关联的真空源；(e)与所述洗涤室可操作地相关联并且被配置为可释放地接合构建平台的立体平版印刷构建平台接合构件，所述构建平台具有与其连接的唯一标识符；(e)与所述洗涤室可操作地相关联的唯一标识符读取器，并且被定位成与所述唯一标识符通信。
在一些实施方案中，所述储器具有与其可操作地相关联的搅拌器(例如，以防止先前从物体去除的残余的树脂(例如双固化树脂)与所述洗涤液分离)。
在一些实施方案中，所述洗涤室、所述洗涤液储器、所述洗涤液输送管线、所述控制阀的洗涤液接触表面包含含氟聚合物表面涂层，以减少由所述洗涤液携带的残余的树脂(例如，双固化树脂)对其的粘附。
本发明的前述和其它目的和方面将在本文的附图和以下阐述的说明书中更详细地解释。本文引用的所有美国专利参考文献的公开内容通过引用并入本文。
附图说明
图1显示用于通过增材制造来生产物体并通过VCN来清洁该物体的方法的一个实施方案。
图2显示用于通过增材制造来生产物体并通过VCN来清洁该物体的方法的第二实施方案。
图3a-c显示Schwarz P三重周期表面格子的各种视图，其可以通过增材制造来生产并通过本文所述的VCN来清洁。
图4a-c显示F-RD三重周期表面格子单元格的各种视图，其可以被包括在如本文所述生产并通过VCN清洁的增材制造的格子物体中。
图5示意性地说明用于在增材制造的物体上进行VCN的设备的一个实施方案。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明，在附图中显示本发明的实施方案。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文阐述的实施方案；相反，提供这些实施方案是使得本公开透彻和完整，并将本发明的范围完全传达给本领域技术人员。
如本文所用的“唯一标识符”和“标识符读取器”是指自动识别和数据捕获系统的组件。合适的唯一标识符包括但不限于条形码(包括一维和二维条形码)、近场通信(NFC)标签、射频识别(RFID)标签(包括有源、无源和电池辅助无源RFID标签)、光学字符识别(OCR)标签和读取器、磁条和读取器等。
如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关联的所列项目的任何和所有可能的组合，以及当以替代(“或”)解释时没有组合。
1. 树脂和增材制造步骤。
如上所述，本文所述的方法可用于多种物体，包括包含格子的物体、具有复杂内腔的物体、具有纹理表面的物体、其中具有盲死角或转弯的物体、具有大的表面质量比的物体、具有尖锐半径的物体、具有凹陷表面的物体等，以及由受益于比其它清洁方法(例如离心分离或常规洗涤)期间通常赋予的更短的溶剂暴露时间和/或更温和的处理的材料构成的物体。
用于增材制造的树脂是已知的，并且例如描述于授予DeSimone等人的美国专利号9,211,678、9,205,601和9,216,546。此外，可用于进行本发明的一些实施方案的双固化树脂是已知的，并且描述于授予Rolland等人的美国专利号9,676,963、9,453,142和9,598,606和授予Arndt等人的美国专利号10,316,213中。因此，在一些实施方案中，在随后的固化(例如，通过加热和/或微波辐射)之前，物体可以是“生坯中间体”物体，其由聚氨酯、聚脲、环氧树脂、氰酸酯或有机硅聚合物或其组合的至少一种前体组成。
合适的双固化树脂的具体实例包括但不限于Carbon Inc.医用聚氨酯、弹性体聚氨酯、刚性聚氨酯、柔性聚氨酯、氰酸酯、环氧树脂和有机硅双固化树脂，所有都可以从Carbon, Inc., 1089 Mills Way, Redwood City, California 94063 USA获得。
合适的增材制造方法和设备是已知的，并且包括自下而上和自上而下的增材制造，通常称为立体平版印刷。这样的方法是已知的，并且例如描述于授予Hull的美国专利号5,236,637、授予Lawton的美国专利号5,391,072和5,529,473、授予John的美国专利号7,438,846、授予Shkolnik的美国专利号7,892,474、授予El-Siblani的美国专利号8,110,135、给Joyce的美国专利申请公开号2013/0292862和给Chen等人的美国专利申请公开号2013/0295212。这些专利和申请的公开内容通过引用以其整体并入本文。采用可光聚合的树脂的合适的增材制造方法的另外的实例包括但不限于滚动膜3d印刷、多喷射融合3d印刷(例如，Objet美国专利号6,259,962)等。
在一些实施方案中，增材制造步骤通过有时称为连续液体界面生产(CLIP)的方法族之一来进行。CLIP是已知的，并且例如描述于美国专利号9,211,678、9,205,601、9,216,546和其它；J. Tumbleston等人的Continuous liquid interface production of 3DObjects, Science 347, 1349-1352 (2015)；和R. Janusziewcz等人的Layerlessfabrication with continuous liquid interface production, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 113, 11703-11708 (2016年10月18日)。用于进行CLIP的特定实施方案的方法和设备的其它实例包括但不限于：Batchelder等人的美国专利申请公开号US 2017/0129169(2017年5月11日)；Sun和Lichkus的美国专利申请公开号US 2016/0288376 (2016年10月6日)；Willis等人的美国专利申请公开号US 2015/0360419 (2015年12月17日)；Lin等人的美国专利申请公开号US 2015/0331402 (2015年11月19日)；D. Castanon的美国专利申请公开号US 2017/0129167 (2017年5月11日)；B. Feller的美国专利申请公开号US 2018/0243976 (2018年8月30日公开)；M. Panzer和J. Tumbleston的美国专利申请公开号US2018/0126630 (2018年5月10日公开)；和K. Willis和B. Adzima的美国专利申请公开号US2018/0290374 (2018年10月11日)。
2. 真空循环成核(VCN)方法和设备
VCN是其中将待清洁的物体放置在封闭的室中并浸入其中的溶剂或洗涤液中的方法。在室上抽真空至低于洗涤液的蒸汽压，并引起在物体的表面上形成蒸汽气泡(成核)。这促进从部件表面分离不需要的材料。随后充分降低真空(或增加压力)以使气泡坍塌，引起洗涤液流回到表面。随后通常重复前述循环，直到获得期望的清洁水平。VCN和用于进行VCN的设备是已知的，并且例如描述于授予Gray和Beghard的美国专利号5,240,507、5,469,876、5,538,025和6,004,403以及授予Gray和Frederick的美国专利号6,418,942，其公开内容通过引用以其整体并入本文。
3. 增材制造的物体的VCN清洁。
图1-2说明本公开的特定实施方案，其中将物体数据文件(例如.stl文件) (1)用于通过增材制造来生产物体(3)，所述物体随后通过VCN清洁(4)。当物体是由双固化树脂(如上所述)生产的“生坯”中间体时，在清洁后，物体随后通常通过烘烤而进一步固化(5)，如下面进一步讨论的。
如在图1中所示，在一些实施方案中，可以修改物体数据文件(2A)以在物体的增材制造期间在物体上并入表面特征或表面纹理。所述特征或纹理可以被配置为向VCN提供另外的成核位点。这样的特征或纹理可以通过任何合适的技术加入到物体数据文件，包括但不限于在Ruwen Liu, Efficient surface texturing of objects produced by additive manufacturing, PCT专利申请公开号WO 2019/0829269 (2019年5月9日)中阐述的那些技术。例如，可以加入锥形和矩形腔，或任何轴对称腔几何形状。可以通过修改这些几何形状的角度、深度、高度、长度和半径来优化或调整几何形状。这些腔也可以采用井和凹槽的形式，其可以在表面的整个或部分长度上延伸。可以使用具有相对锐角的终端的几何形状，其角度通常小于或等于90度。另外，合适的腔包括表面积与体积之比高的那些。另一种几何策略是在拐角或腔内形成人工死端。这些死端通常终止于其拐角尖锐的几何形状，在该处可以促进成核。
如在图2中所示，在一些实施方案中，如果需要，可以修改立体平版印刷方法本身(2B)，为促进VCN的物体赋予表面特征或纹理，而不管数据文件是否已被修改以赋予这样的表面特征。可以被修改以增加提供VCN成核位点的表面粗糙度或特征的参数包括但不限于平台运动的速度和/或模式、停留时间、影响过度固化和完全固化的UV暴露等。例如，当通过以上称为“CLIP”的自下而上的立体平版印刷方法族中的任一种来进行立体平版印刷时，对于物体的生产的至少一部分，该方法可以以“交互”或“泵送”模式进行，如在授予Sutter等人的美国专利号10,391,711中所述。
任何配置的物体都可以通过本文所述的方法来生产和清洁。在一些实施方案中，物体包含格子(即，规则或不规则的开放单元格格子)。格子可以由互连的支柱的组件形成，例如在授予McCluskey的美国专利号10,384,394和授予Perrault等人的美国专利申请公开号US 2018/0271213中所示的那些格子。在其它情况下，格子可以包含表面格子，包括三重周期表面格子，例如Schwarz P表面格子的重复单元格的格子(如在图3a-3c中所示)，或R-FP表面格子的重复单元格的格子(如在图4a-4c中所示的单个单元格)。注意，这样的格子可以在其外表面以及内表面的两侧上具有表面。
可以用于进行本发明的洗涤液包括但不限于水、有机溶剂、无机非水性溶剂及其组合(例如，组合为共溶剂)，任选地含有另外的成分，例如表面活性剂、洗涤剂、螯合剂(配体)、酶、硼砂、染料或着色剂、芳香剂等，包括其组合。洗涤液可以是任何合适的形式，例如溶液、乳液、分散体等。
可以用作洗涤液或用作洗涤液的成分的有机溶剂的实例包括但不限于醇、酯、二元酯、酮、酸、芳族化合物、烃、醚、偶极非质子、卤化的和碱有机溶剂，包括其组合。可以部分基于溶剂的环境和健康影响来选择溶剂(例如参见GSK Solvent Selection Guide 2009)。
可以用于本发明的醇有机溶剂的实例包括但不限于脂族和芳族醇，例如2-乙基己醇、甘油、环己醇、乙二醇、丙二醇、二丙二醇、1,4-丁二醇、异戊醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、苄醇、2-戊醇、1-丁醇、2-丁醇、甲醇、乙醇、叔丁醇、2-丙醇、1-丙醇、2-甲氧基乙醇、四氢呋喃醇、苄醇等，包括其组合。在一些实施方案中，优选C1-C6或C1-C4脂族醇，例如异丙醇。
可以用于进行本发明的酯有机溶剂的实例包括但不限于乙酸叔丁酯、乙酸正辛酯、乙酸丁酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、碳酸甘油酯、乙酸异丙酯、乳酸乙酯、乙酸丙酯、碳酸二甲酯、乳酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、乙酸甲酯、甲酸乙酯等，包括其组合。
二元酯有机溶剂的实例包括但不限于琥珀酸、戊二酸、己二酸等的二甲酯，包括其组合。
可以用于进行本发明的酮有机溶剂的实例包括但不限于环己酮、环戊酮、2-戊酮、3-戊酮、甲基异丁基酮、丙酮、甲基乙基酮等，包括其组合。
可以用于进行本发明的酸有机溶剂的实例包括但不限于丙酸、乙酸酐、乙酸等，包括其组合。
可以用于进行本发明的芳族有机溶剂的实例包括但不限于均三甲苯、枯烯、对二甲苯、甲苯、苯等，包括其组合。
可以用于进行本发明的烃(即脂族)有机溶剂的实例包括但不限于顺式十氢化萘、ISOPAR G、异辛烷、甲基环己烷、环己烷、庚烷、戊烷、甲基环戊烷、2-甲基戊烷、己烷、石油溶剂油等，包括其组合。
可以用于进行本发明的醚有机溶剂的实例包括但不限于二(乙二醇)、乙氧基苯、三(乙二醇)、环丁砜、DEG单丁基醚、苯甲醚、二苯醚、二丁基醚、叔戊基甲基醚、叔丁基甲基醚、环戊基甲基醚、叔丁基乙基醚、2-甲基四氢呋喃、乙醚、双(2-甲氧基乙基)醚、二甲醚、1,4-二噁烷、四氢呋喃、1,2-二甲氧基乙烷、二异丙醚等，包括其组合。
可以用于进行本发明的偶极非质子有机溶剂的实例包括但不限于二甲基亚丙基脲、二甲基亚砜、甲酰胺、二甲基甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、丙腈、二甲基乙酰胺、乙腈等，包括其组合。
可以用于进行本发明的卤化的有机溶剂(包括氢氟烃溶剂)的实例包括但不限于1,2-二氯苯、1,2,4-三氯苯、氯苯、三氯乙腈、氯乙酸、三氯乙酸、全氟甲苯、全氟环己烷、四氯化碳、二氯甲烷、全氟己烷、氟苯、氯仿、全氟环醚、三氟乙酸、三氟甲苯、1,2-二氯乙烷、2,2,2-三氟乙醇等，包括其组合。
可以用于进行本发明的碱有机溶剂的实例包括但不限于N,N-二甲基苯胺、三乙胺、吡啶等，包括其组合。
可以用于进行本发明的其它有机溶剂的实例包括但不限于硝基甲烷、二硫化碳等，包括其组合。
可以用于进行本发明的洗涤液的另外的实例包括但不限于在授予McCall,Rolland和Converse的美国专利号10,343,331中所述的那些，其公开内容通过引用以其整体并入本文。因此，可以用于进行本发明的氢氟烃溶剂包括但不限于1,1,1,2,3,4,4,5,5-十氟戊烷(Vertrel XF, DuPont Chemours)、1,1,1,3,3-五氟丙烷、1,1,1,3,3-五氟丁烷等。可以用于进行本发明的氢氯氟烃溶剂包括但不限于3,3-二氯-1,1,1,2,2-五氟丙烷、1,3-二氯-1,1,2,2,3-五氟丙烷、1,1-二氯-1-氟乙烷等，包括其混合物。可以用于进行本发明的氢氟醚溶剂包括但不限于甲基九氟丁基醚(HFE-7100)、甲基九氟异丁基醚(HFE-7100)、乙基九氟丁基醚(HFE-7200)、乙基九氟异丁基醚(HFE-7200)、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚等，包括其混合物。这种溶剂的可商购获得的实例包括Novec 7100 (3M)、Novec7200 (3M)。可以用于进行本发明的挥发性甲基硅氧烷溶剂包括但不限于六甲基二硅氧烷(OS-10, Dow Corning)、八甲基三硅氧烷(OS-20, Dow Corning)、十甲基四硅氧烷(OS-30,Dow Corning)等，包括其混合物。并且，在一些实施方案中，洗涤液包含共沸混合物，所述共沸混合物包含第一有机溶剂(例如氢氟烃溶剂、氢氯氟烃溶剂、氢氟醚溶剂、甲基硅氧烷溶剂或其组合；例如，其量为80重量%或85-99重量%)和第二有机溶剂(例如，C1-C4或C6醇，例如甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇等；例如，其量为1-15重量%或20重量%)，由其组成或基本上由其组成。可以任选地包括另外的成分，例如表面活性剂或螯合剂。在一些实施方案中，共沸洗涤液可以提供优异的清洁性质和/或洗涤液的增强的可再循环性。合适的共沸洗涤液的另外的实例包括但不限于在美国专利号6,008,179、6,426,327、6,753,304、6,288,018、6,646,020、6,699,829、5,824,634、5,196,137、6,689,734和5,773,403中阐述的那些，其公开内容通过引用以其整体并入本文。
图5示意性地说明用于在增材制造的物体上进行VCN的设备的非限制性实施方案，其包括：洗涤室(11) (具有相关联的室门(11a))；洗涤液室或储器(12)，和使二者互连的洗涤液输送管线(13)，以及与洗涤室可操作地相关联的真空源(16)。输送管线可以具有与其可操作地相关联的输送控制阀(14)，以打开并允许洗涤液从一个室输送到另一个室，并且当VCN方法正在进行时或洗涤液在洗涤循环之间简单地储存在液体储器中时关闭。
在说明的实施方案中，压力源(15) (例如压缩空气或压缩氮气源)用于迫使液体从储器到洗涤室，但是液体在两个室之间的输送可以通过任何合适的方式来进行，包括但不限于泵送、利用压缩气体迫使、真空、重力流及其组合。
配置用于手动或自动/机器人接收构建平台(21)的构建平台安装件(23) (例如夹具、容器等)可以作为永久或可去除的固定装置包括在储器中。注意，待清洁的物体(20)是任选的，但是在一些实施方案中，优选地(并且如在图5中所示)保持在其构建平台上用于VCN清洁。
树脂(例如双固化树脂)可能易于从洗涤液中分离。因此，搅拌器或超声发生器(31)和/或(32)可以与室或储器可操作地相关联，以减少树脂与洗涤液分离的机会。可以任选地包括其它能源，例如加热器。类似地，洗涤室、洗涤液储器、洗涤液输送管线和控制阀的洗涤液接触表面可以包括含氟聚合物表面涂层，以减少由所述洗涤液携带的残余的树脂(例如双固化树脂)对其的粘附。
在一些实施方案中，并且如说明的，该设备包括标识符读取器(24) (例如，NFC标签读取器、RFID标签读取器或条形码读取器)，其与控制器(17)可操作地相关联，并且被配置为从每个待洗涤的物体接收由与每个物体所附着的每个载体平台(21)相关联的唯一标识符(22)所标识的信息。在这种情况下，在立体平版印刷(或其它增材制造)设备上也可以包括唯一标识符读取器，从其获取构建平台和物体(未说明)，使得关于所制造的物体的信息可以存储到存储器中，并且产生和存储每个物体的制造历史的完整记录。
而且，虽然附图显示待清洁的物体(或多个物体)仍然保持在在其上生产它们的构建平台上，可以将物体从它们的构建平台去除并且放置到用于VCN清洁的的另一个适当的载体(例如篮)中或放置在其上。在这样的实施方案中，唯一标识符可以包括在载体或篮上，并且物体的输送可以在也具有唯一标识符读取器的输送台上完成，使得可以保留由VCN清洁的物体的数字记录，与用于物体的增材制造的先前数字记录一致。
4. 在VCN后进一步固化。
在一些情况下，由常规或“单次固化”树脂形成的物体可以在VCN清洁后进一步固化，例如通过在紫外光下泛光固化(flood cure)。这通常是与用于通过立体平版印刷初始形成物体的相同波长的光。
由双固化树脂形成的物体优选在VCN后进一步固化，通常通过不同于通过立体平版印刷初始形成“生坯”物体所使用的能源或催化系统的能源或催化系统。在许多实施方案中，通过加热进一步固化。加热可以是主动加热(例如，在烘箱中烘烤，例如电、气、太阳能烘箱或微波烘箱，或其组合)，或被动加热(例如，在环境温度(室温)下)。主动加热(包括在惰性气氛烘箱中)通常比被动加热更快，并且通常是优选的，但是在一些实施方案中也可以采用被动加热(例如简单地将中间体在环境温度下保持足够的时间以实现进一步固化)。
实施例1-2
进行两个原理验证实验以评价使用真空循环成核(VCN)从3D印刷的部件洗涤未固化的树脂。第一个实验旨在仅评价从具有挑战性的部件几何形状中去除树脂的有效性。第二个实验允许研究由双固化树脂制成的成品3D印刷的部件在烘烤那些部件之后的洗涤有效性和性质两者。
在两个实验中，首先使用热水浴在烧瓶中将99%异丙醇(IPA)作为洗涤液加热至期望的温度。随后将测试样品浸没在烧瓶内的加热的IPA中，并通过3通阀和冷阱将烧瓶连接至真空泵。为了开始洗涤过程，使用真空泵以将烧瓶中的压力降低到低于洗涤液的蒸气压，使蒸气气泡在部件上成核。随后手动操作3通阀以关闭通向真空泵的管线并将烧瓶与大气通气，将压力升高至高于溶剂蒸气压并使蒸气气泡坍塌。通过循环3通阀的配置，在整个洗涤过程中，蒸气气泡在约5秒的循环中重复地成核和坍塌。
实施例1
来自预成型部件的树脂的VCN清洁
在该实施例中，将粘性弹性体聚氨酯双固化增材制造树脂手动注入两个预成型的测试样品中以涂布它们的内表面和外表面。第一测试样品是具有3D格子几何形状的成品3D印刷的弹性体聚氨酯部件，并且第二样品是氟化的乙烯丙烯(FEP)管的盘绕段。将格子测试样品在50℃的IPA中洗涤5分钟，同时在清洁烧瓶中在约110-140毫巴之间的绝对压力下循环。将盘绕管在50℃的IPA中洗涤10分钟，同时在110-140毫巴之间的压力下循环。洗涤后，目视检查测试样品，并且几乎所有未固化的树脂都已从内表面和外表面两者去除。
为了比较，盘绕管再次注入树脂，并用含有室温IPA的轨道式振动器进行洗涤15分钟。使用振动器基本上没有树脂从管内部去除，指示VCN方法在从受限的内部空间清洁粘性树脂方面更有效。
实施例2
增材制造的部件的VCN清洁和烘烤
在该实施例中，通过自下而上的立体平版印刷由粘性弹性体聚氨酯双固化增材制造树脂生产具有3D格子几何形状的两个部件，并随后在仍处于生坯状态时通过VCN洗涤。将测试样品在40℃的IPA中洗涤2分钟，同时在约85-120毫巴之间的绝对压力下循环。在第一次洗涤之后，显著量的未固化的树脂保留在部件上，因此在45℃下用相同的压力循环将它们再洗涤5分钟。
为了比较，以类似的方式再生产两个部件，并通过在室温IPA中旋转部件而洗涤。
随后将来自两个洗涤过程的部件在通常条件下风干和烘烤。实验VCN方法和对照方法在从测试样品的内表面和外表面洗涤树脂方面似乎是类似有效的。在用实验VCN方法洗涤的部件的形状、完整性或材料性质上没有观察到实质有害的影响。
以上是本发明的说明，并且不应解释为对本发明的限制。本发明由所附权利要求限定，权利要求的等同物包括在其中。

Claims (20)

1.通过增材制造由数据文件和可光聚合的树脂制造物体的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)任选地(但是在一些实施方案中，优选地)修改所述数据文件，以将另外的真空循环成核(VCN)成核位点加入到所述物体的表面；
(b)任选地(但是在一些实施方案中，优选地)在其中将另外的VCN成核位点加入到所述物体的表面的条件下，在增材制造方法中通过光聚合由所述数据文件和所述树脂生产所述物体，所述物体具有粘附到其表面的残余的树脂；和随后
(c)通过真空循环成核(例如，至少一个VCN循环，并且在一些实施方案中2个或3个VCN循环至10个、20个或30个VCN循环)用洗涤液(例如，水性洗涤液或包含有机溶剂的洗涤液)从所述物体清洁所述残余的树脂。
2.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述物体包含：
(i)格子(例如，互连的支柱格子、表面格子，特别是三重周期表面格子，例如Schwarz-P表面格子、F-RD表面格子等)；和/或
(ii)流体流动导管(例如，微流体装置、歧管、流体连接器等)或电连接器。
3.前述权利要求中任一项所述的方法，其中用粘附到载体平台的所述物体进行所述生产步骤，并且进行所述清洁步骤，其中所述物体粘附到所述载体平台，而不干涉从其中分离。
4.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述清洁步骤包括：
(i)将所述物体浸入所述洗涤液中，并使所述物体经受VCN；
(ii)将所述洗涤液与所述物体分离，并随后任选地使所述物体经受真空和/或热，以至少部分地干燥所述物体；和随后
(iii)循环重复步骤(i)和(ii)直到将所述物体清洁。
5.前述权利要求中任一项所述的方法，其中将所述物体浸入洗涤液中和/或将所述洗涤液与所述物体分离通过重力排水、泵送、用加压气体(空气、氮气等)迫使、用真空拉动或其组合来进行。
6.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述清洁步骤包括搅动所述洗涤液(例如，用超声发生器，例如超声换能器)。
7.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述洗涤液用在VCN期间足以增强气泡形成的二氧化碳至少部分饱合。
8.前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括在所述清洁步骤之前加热所述物体，在所述清洁步骤之前使所述物体经受增加的压力，和/或在所述清洁步骤期间加热所述洗涤液用于与所述物体初始接触，以促进在所述清洁步骤期间树脂从所述物体分离。
9.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述清洁步骤在5秒或10秒或1分钟，至多2分钟、5分钟、10分钟或20分钟(即，如从所述第一浸泡步骤的开始到所述最终分离步骤的完成所测量)的时间内进行。
10.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述生产步骤通过自下而上的立体平版印刷(例如，连续液体界面生产或“CLIP”，任选地其中所述物体的至少一部分以交互模式生产以赋予所述物体的表面另外的VCN成核位点)、自上而下的立体平版印刷、滚动膜3d印刷或多喷射融合3d印刷来进行。
11.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述物体由双固化树脂生产，所述双固化树脂包含(i)可光聚合的液体第一组分和(ii)不同于所述第一组分的第二可凝固组分的混合物；和在所述清洁步骤之后，所述方法进一步包括以下步骤：
(d)进一步固化所述物体(例如，通过加热、微波辐射或其组合)。
12.权利要求11所述的方法，其中所述第一组分包含选自以下的包含反应性端基的单体和/或预聚物：丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、α-烯烃、N-乙烯基、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、苯乙烯类、环氧化物、硫醇、1,3-二烯、乙烯基卤化物、丙烯腈、乙烯基酯、马来酰亚胺和乙烯基醚。
13.权利要求11或12所述的方法，其中所述第二可凝固组分包含氰酸酯树脂的前体，并且其中所述洗涤液包含有机溶剂(例如，醇，例如异丙醇、丙二醇或其组合)。
14.权利要求11或12所述的方法，其中所述第二可凝固组分包含环氧树脂的前体，并且其中所述洗涤液包含有机溶剂(例如，二元酯，例如己二酸的二甲酯；醚；醇，例如异丙醇、丙二醇或其组合)。
15.权利要求11或12所述的方法，其中所述第二可凝固组分包含聚氨酯、聚脲或其共聚物的前体，并且所述洗涤液包含有机溶剂(例如，醚；醇，例如异丙醇、丙二醇或其组合；等)。
16.前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述洗涤液包含：
(i)至少50体积%的异丙醇(例如，与至多50体积%的水组合)；
(ii)至少20体积%或40体积%的卤化的有机溶剂(例如，氢氟烃溶剂)，与至多60重量%或80重量%的另外的水性和/或有机溶剂组合。
17.前述权利要求中任一项所述的方法，在所述清洁步骤之后，进一步包括以下步骤：
(e)蒸馏所述洗涤液以生产再循环的洗涤液，和用所述蒸馏的洗涤液用随后生产的物体重复步骤(c)。
18.真空循环成核清洁设备，其包含：
(a)洗涤室；
(b)洗涤液储器；
(c)将所述洗涤室和所述洗涤液储器互连的洗涤液输送管线，所述输送管线具有与其可操作地相关联的控制阀；
(d)与所述洗涤室可操作地相关联的真空源；
(e)与所述洗涤室可操作地相关联并且被配置为可释放地接合构建平台的立体平版印刷构建平台接合构件，所述构建平台具有与其连接的唯一标识符；
(e)与所述洗涤室可操作地相关联的唯一标识符读取器，并且被定位成与所述唯一标识符通信。
19.权利要求18所述的设备，所述储器具有与其可操作地相关联的搅拌器(例如，以防止先前从物体去除的残余的树脂例如双固化树脂与所述洗涤液分离)。
20.权利要求18或19所述的设备，其中所述洗涤室、所述洗涤液储器、所述洗涤液输送管线和所述控制阀的洗涤液接触表面包含含氟聚合物表面涂层，以减少由所述洗涤液携带的残余的树脂(例如，双固化树脂)对其的粘附。
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