CN115179546B - 一种树脂陶瓷浆料床多色口腔冠桥制作装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种树脂陶瓷浆料床多色口腔冠桥制作装置，包括多材料成型系统、双离型系统、材料混合系统和固化光源；多材料成型系统包括固定板、成型缸和成型活塞，固定板与成型缸固定连接，成型活塞可上下滑动地安装于成型缸内，成型缸内成型活塞的上方形成打印空间，成型缸上设有连通打印空间的成型缸入口和成型缸出口，材料混合系统与成型缸入口连接，固化光源安装于多材料成型系统的上方；双离型系统包括压头、离型膜、安装机构和移动机构，离型膜通过安装机构安装于成型缸的上方。本发明通过多材料腔外混合实现单缸成型，并通过双离型的方式，实现多色口腔冠桥快速成型，即实现多色口腔冠桥一体化打印，属于增材制造技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及增材制造技术领域，具体涉及一种树脂陶瓷浆料床多色口腔冠桥制作装置及其控制方法。
背景技术
牙齿，作为人体最硬的器官，承担着咀嚼，切咬的功能。由于不同人的差异，牙齿的形貌和颜色都不大相同。通常下，牙齿的硬组织无法再生。一方面，由于病因，如蛀牙，隐裂，或是外力折断，导致的牙齿大面积缺损、缺失，通常需要用牙冠来弥补缺损的部分，从而保持牙齿的咀嚼功能；另一方面，由于牙齿的形态不好或是牙齿颜色出现畸色，也可以用牙冠来修复，满足患者对牙齿美观的需求。
而现行的牙冠大多是通过CNC加工或是铸造来制作牙齿，而后再根据患者牙齿本身的颜色，对用传统方法生产出来的牙齿进行上色。尽管随着增材制造的发展，可以实现陶瓷牙齿的定制化生产。但是无论是传统的加工方法还是采用增材制造，都无法直接制造出个性化的多色牙冠冠桥，都需要经过复杂繁琐的后处理，如上色，上釉，最终实现与患者牙冠颜色一样的牙齿的制造。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种可实现多色口腔冠桥快速成型的树脂陶瓷浆料床多色口腔冠桥制作装置及其控制方法。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种树脂陶瓷浆料床多色口腔冠桥制作装置，包括多材料成型系统、双离型系统、材料混合系统和固化光源；多材料成型系统包括固定板、成型缸和成型活塞，固定板与成型缸固定连接，成型活塞可上下滑动地安装于成型缸内，成型缸内成型活塞的上方形成打印空间，成型缸上设有连通打印空间的成型缸入口和成型缸出口，材料混合系统与成型缸入口连接，从而材料混合系统将打印材料输送至打印空间中，固化光源安装于多材料成型系统的上方；双离型系统包括压头、离型膜、安装机构和移动机构，离型膜通过安装机构安装于成型缸的上方，离型膜为弹性膜且处于张紧状态，离型膜沿第一方向的一端高度与打印空间的顶端高度一致，离型膜沿第一方向的另一端的高度高于打印空间的顶端高度，压头位于离型膜的上方并抵住离型膜，移动机构连接压头并带动压头沿第一方向移动。
采用这种结构后，当压头往离型膜的另一端方向移动时，可将离型膜下压，使其紧绷并贴于打印空间的上方，起到压平打印材料的作用，当压头往离型膜的一端方向移动时，由于离型膜受到的压力制裁掉，离型膜上弹，从而实现固化材料表面与离型膜的分离，上述方法能够适配任何粘度的树脂陶瓷材料，可方便地进行固化材料的离型。
作为一种优选，成型缸的数量为一个，材料混合系统包括混合缸、搅拌机构、挤出机构和储存罐，挤出机构和储存罐的数量均为多个，多个储存罐分别用于储存清洗材料和多种颜色的打印材料；混合缸包括混合缸入口、混合材料出口和清洗材料出口，挤出组件与储存罐连接，多个储存罐分别通过混合缸入口连接混合缸，从而挤出组件将储存罐中的材料挤出至混合缸内，混合材料出口与成型缸入口连接，搅拌机构安装于混合缸内。
作为一种优选，挤出机构包括贯通式丝杆电机和推杆，贯通式丝杆电机与推杆连接并带动推杆移动，推杆的末端连接有挤出活塞，挤出活塞从储存罐的一端伸入储存罐中，贯通式丝杆电机带动挤出活塞在储存罐中滑动，从而将储存罐中的材料挤出，储存罐的另一端连接混合缸入口。
作为一种优选，压头包括下凹的U形结构，U形结构的下表面高度与打印空间的顶端高度一致。
作为一种优选，移动机构包括Y轴移动组件和Z轴调整组件，Y轴移动组件带动压头沿第一方向移动；Y轴移动组件包括导轨、滑块、丝杠和电机，导轨固定连接固定板，滑块与导轨滑动连接，丝杠与滑块螺纹连接，电机安装于固定板上，电机的输出轴连接丝杠，电机带动丝杠转动从而带动滑块沿导轨滑动，滑块和导轨的数量均为两个；压头在第二方向上的两侧分别通过Z轴调整组件连接滑块，Z轴调整组件带动压头的两侧上下移动，第二方向垂直于第一方向。
作为一种优选，安装机构包括滑台、膜固定件和限位螺丝，膜固定件安装于滑台上，滑台与固定板滑动连接，滑台上开有螺纹通孔，螺纹通孔的下端开口朝向固定板，限位螺丝旋入螺纹通孔中。
作为一种优选，多材料成型系统还包括电动推杆，成型活塞安装于电动推杆的末端，成型缸出口的高度高于成型缸入口的高度。
作为一种优选，多材料成型系统还包括废料收集罐，废料收集罐通过废料收集管连接成型缸出口，废料收集罐内设有抽油泵；材料混合系统通过材料输送管连接成型缸入口，废料收集管与成型缸出口的连接处设有流量控制阀门。
作为一种优选，成型缸入口和成型缸出口处分别设有流量传感器。
一种树脂陶瓷浆料床多色口腔冠桥制作装置的控制方法，包括如下步骤，
S1，获取所需口腔冠桥的三维模型以及对应的颜色；
S2，控制压头移动至离型膜的另一端，使离型膜紧贴于打印空间的顶端；
S3，控制挤出机构将清洁材料挤出至混合缸中，并进入成型缸，对成型缸的内部进行清洗；
S4，根据所需的模型颜色，控制挤出机构将储存罐中的打印材料挤出至混合缸中，启动搅拌机构对多种颜色的打印材料进行搅拌，获得混合打印材料；
S5，混合缸内的混合打印材料经成型缸入口进入成型缸中；
S6，固化光源对成型缸中的打印材料进行选择性的固化；
S7，固化完成后，控制压头往离型膜的一端移动，使离型膜在弹力作用下与打印材料分离，完成离型；
S8，控制成型活塞下移一下打印层厚；
S9，重复步骤S2～S8直至整个口腔冠桥打印完成；
S10，将离型膜移开，控制成型活塞上移，取出打印好的样件。
总的说来，本发明具有如下优点：
(1)本发明采用多材料单缸成型系统，能够实现多色树脂陶瓷的打印。通常多色的光固化都需要多个成型缸，打印平台在不同的成型缸中来回更换，因为多成型缸的存在会使得整个装备复杂，调试麻烦。而采用多材料单缸则能减少整个设备的体积，减少整体牙冠制作装置所需的空间。
(2)本发明通过采用双离型系统，能够适配任何粘度的树脂陶瓷材料。通常，上照式的树脂光固化牙冠制作分装置，都需要使用一个带特定角度的刮刀，对特定粘度的材料进行铺平。而更换不同粘度的材料后，则需要对刮刀角度进行校正，从而设配新材料。而采用双离型系统，无需考虑刮刀倾角对材料铺平的影响。且双离型的效果能够满足固化材料的离型
(3)本发明采用材料混合系统，能够实现全彩打印。通常的打印设备需要准备多种颜色的打印材料才能实现多色打印，而采用材料混合系统，通过改变三种原材料补给量，经过材料混合系统的充分搅拌混合，能够实现不同颜色材料的打印，无需准备大量的不同颜色的打印材料。
附图说明
图1为一种树脂陶瓷浆料床多色口腔冠桥制作装置的立体图。
图2为一种树脂陶瓷浆料床多色口腔冠桥制作装置的正视图。
图3为材料混合系统的剖面图。
图4为双离型系统的俯视图。
图5为双离型系统与多材料成型系统连接的剖面图。
图6为一种树脂陶瓷浆料床多色口腔冠桥制作装置的控制方法的流程图。
其中，1为固化光源，2为材料混合系统，3为多材料成型系统，4为双离型系统。
201为混合缸，202为搅拌机构，203为贯通式丝杆电机，204为推杆，205为储存罐，206为混合材料出口。
301为固定板，302为成型缸，303为成型缸入口，304为成型活塞，305为废料收集罐。
401为压头，402为离型膜，403为膜固定件，404为限位螺丝，405为滑台，406为导轨，407为滑块，408为丝杠，409为电机，410为调整架，411为螺纹旋钮。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。
实施例一
一种树脂陶瓷浆料床多色口腔冠桥制作装置，包括多材料成型系统、双离型系统、材料混合系统和固化光源；
多材料成型系统包括固定板、成型缸和成型活塞，固定板与成型缸固定连接，成型活塞可上下滑动地安装于成型缸内，成型缸内成型活塞的上方形成打印空间，成型缸上设有连通打印空间的成型缸入口和成型缸出口，材料混合系统与成型缸入口连接，从而材料混合系统将打印材料输送至打印空间中，固化光源安装于多材料成型系统的上方；双离型系统包括压头、离型膜、安装机构和移动机构，离型膜通过安装机构安装于成型缸的上方，离型膜为弹性膜且处于张紧状态，离型膜沿第一方向的一端高度与打印空间的顶端高度一致，离型膜沿第一方向的另一端的高度高于打印空间的顶端高度，压头位于离型膜的上方并抵住离型膜，移动机构连接压头并带动压头沿第一方向移动。
固定板开有通孔，成型缸的顶部连接通孔，通孔的边缘与成型缸之间设有第一密封圈，成型活塞的侧边缘与成型缸之间设有第二密封圈。
成型缸由上段和下段两部分组成，上段和下段的内部均为圆柱状的腔体，上段的内部腔体直径大于下段的内部腔体直径，上段的内部腔体的底部带有弧度，防止打印材料聚集。
离型膜的沿第一方向的另一端高度比打印空间的顶端高度高约几十微米。
成型缸的数量为一个，材料混合系统包括混合缸、搅拌机构、挤出机构和储存罐，挤出机构和储存罐的数量均为多个，多个储存罐分别用于储存清洗材料和多种颜色的打印材料；混合缸包括混合缸入口、混合材料出口和清洗材料出口，挤出组件与储存罐连接，多个储存罐分别通过混合缸入口连接混合缸，从而挤出组件将储存罐中的材料挤出至混合缸内，混合材料出口与成型缸入口连接，搅拌机构安装于混合缸内。
清洗材料出口位于混合缸的底端，混合材料出口位于混合缸的侧面。
储存罐的数量为四个，其中一个储存罐用于存放清洗材料，另外三个储存罐分别用于储存三种不同颜色的打印材料。
挤出机构包括贯通式丝杆电机和推杆，贯通式丝杆电机与推杆连接并带动推杆移动，推杆的末端连接有挤出活塞，挤出活塞从储存罐的一端伸入储存罐中，贯通式丝杆电机带动挤出活塞在储存罐中滑动，从而将储存罐中的材料挤出，储存罐的另一端连接混合缸入口。
储存罐为筒状结构，推杆与储存罐同心装配，在需要材料挤出时，贯通式丝杆电机工作，带动整个推杆挤出材料。
搅拌机构包括叶轮，用于将从储存罐挤出的不同颜色的树脂陶瓷浆料混合均匀。
储存罐的另一端通过软管连接混合缸入口，混合缸入口位于混合缸的顶端。
压头包括下凹的U形结构，U形结构的下表面高度与打印空间的顶端高度一致。
移动机构包括Y轴移动组件和Z轴调整组件，Y轴移动组件带动压头沿第一方向移动；Y轴移动组件包括导轨、滑块、丝杠和电机，导轨固定连接固定板，滑块与导轨滑动连接，丝杠与滑块螺纹连接，电机安装于固定板上，电机的输出轴连接丝杠，电机带动丝杠转动从而带动滑块沿导轨滑动，滑块和导轨的数量均为两个；压头在第二方向上的两侧分别通过Z轴调整组件连接滑块，Z轴调整组件带动压头的两侧上下移动，第二方向垂直于第一方向。
第一方向和第二方向均为水平方向。
Z轴调整组件包括调整架和螺纹旋钮，压头的两侧与调整架机械连接，通过旋转螺纹旋钮可使调整架上下移动，从而维持离型膜与成型面的相对水平。
安装机构包括滑台、膜固定件和限位螺丝，膜固定件安装于滑台上，滑台与固定板滑动连接，滑台上开有螺纹通孔，螺纹通孔的下端开口朝向固定板，限位螺丝旋入螺纹通孔中。
离型膜的两边由膜固定件和滑台夹紧固定。
限位螺丝用于控制滑台的移动或固定，当需要滑台固定时，将限位螺丝打紧，使限位螺丝的末端与固定板接触并顶紧固定板，当需要滑台移动时，将限位螺丝拧松，使限位螺丝的末端离开固定板的表面。
多材料成型系统还包括电动推杆，成型活塞安装于电动推杆的末端，成型缸出口的高度高于成型缸入口的高度。
多材料成型系统还包括废料收集罐，废料收集罐通过废料收集管连接成型缸出口，废料收集罐内设有抽油泵；材料混合系统通过材料输送管连接成型缸入口，废料收集管与成型缸出口的连接处设有流量控制阀门。
流量控制阀门用于控制废料收集的开关。
成型缸入口和成型缸出口处分别设有流量传感器。
一种树脂陶瓷浆料床多色口腔冠桥制作装置的控制方法，包括如下步骤，
S1，获取所需口腔冠桥的三维模型以及对应的颜色；
S2，控制压头移动至离型膜的另一端，使离型膜紧贴于打印空间的顶端；
S3，控制挤出机构将清洁材料挤出至混合缸中，并进入成型缸，对成型缸的内部进行清洗；
S4，根据所需的模型颜色，控制挤出机构将储存罐中的打印材料挤出至混合缸中，启动搅拌机构对多种颜色的打印材料进行搅拌，获得混合打印材料；
S5，混合缸内的混合打印材料经成型缸入口进入成型缸中；
S6，固化光源对成型缸中的打印材料进行选择性的固化；
S7，固化完成后，控制压头往离型膜的一端移动，使离型膜在弹力作用下与打印材料分离，完成离型；
S8，控制成型活塞下移一下打印层厚；
S9，重复步骤S2～S8直至整个口腔冠桥打印完成；
S10，将离型膜移开，控制成型活塞上移，取出打印好的样件。
步骤S1中，通过牙科医生获取所需口腔冠桥的三维模型以及模型各部分对应的颜色，然后将获取到的模型数据导入到口腔冠桥制作装备的上位机中进行切片并开始打印。
步骤S3中，清洁材料为树脂清洁液，清洗后的材料通过抽油泵，收集到废弃材料收集罐中。
步骤S4中，根据切片软件中的色彩信息，计算不同颜色的打印材料的补给量，并控制挤出机构将各打印材料按照计算的补给量，补充至混合缸中，通过叶轮的旋转，不同比例的打印材料能够充分的搅拌，并通过成型缸入口进入成型缸中。
步骤S10中，将限位螺丝拧松，将滑台后移动，使离型膜离开成型缸的上方，然后将成型活塞上移，取出打印好的样件。如果打印的牙冠冠桥为陶瓷材质，则对打印完的口腔冠桥的样件进行清洗、烘干、脱脂和烧结处理。
上述实施例为发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种树脂陶瓷浆料床多色口腔冠桥制作装置，其特征在于：包括多材料成型系统、双离型系统、材料混合系统和固化光源；
多材料成型系统包括固定板、成型缸和成型活塞，固定板与成型缸固定连接，成型活塞可上下滑动地安装于成型缸内，成型缸内成型活塞的上方形成打印空间，成型缸上设有连通打印空间的成型缸入口和成型缸出口，材料混合系统与成型缸入口连接，从而材料混合系统将打印材料输送至打印空间中，固化光源安装于多材料成型系统的上方；
双离型系统包括压头、离型膜、安装机构和移动机构，离型膜通过安装机构安装于成型缸的上方，离型膜为弹性膜且处于张紧状态，离型膜沿第一方向的一端高度与打印空间的顶端高度一致，离型膜沿第一方向的另一端的高度高于打印空间的顶端高度，压头位于离型膜的上方并抵住离型膜，压头包括下凹的U形结构，U形结构的下表面高度与打印空间的顶端高度一致，移动机构连接压头并带动压头移动；
当压头往离型膜的另一端方向移动时，将离型膜下压，离型膜紧绷并贴于打印空间的上方，压平打印材料，当压头往离型膜的一端方向移动时，离型膜上弹。
2.按照权利要求1所述的一种树脂陶瓷浆料床多色口腔冠桥制作装置，其特征在于：成型缸的数量为一个，材料混合系统包括混合缸、搅拌机构、挤出机构和储存罐，挤出机构和储存罐的数量均为多个，多个储存罐分别用于储存清洗材料和多种颜色的打印材料；
混合缸包括混合缸入口、混合材料出口和清洗材料出口，挤出组件与储存罐连接，多个储存罐分别通过混合缸入口连接混合缸，从而挤出组件将储存罐中的材料挤出至混合缸内，混合材料出口与成型缸入口连接，搅拌机构安装于混合缸内。
3.按照权利要求2所述的一种树脂陶瓷浆料床多色口腔冠桥制作装置，其特征在于：挤出机构包括贯通式丝杆电机和推杆，贯通式丝杆电机与推杆连接并带动推杆移动，推杆的末端连接有挤出活塞，挤出活塞从储存罐的一端伸入储存罐中，贯通式丝杆电机带动挤出活塞在储存罐中滑动，从而将储存罐中的材料挤出，储存罐的另一端连接混合缸入口。
4.按照权利要求1所述的一种树脂陶瓷浆料床多色口腔冠桥制作装置，其特征在于：移动机构包括Y轴移动组件和Z轴调整组件，Y轴移动组件带动压头沿第一方向移动；
Y轴移动组件包括导轨、滑块、丝杠和电机，导轨固定连接固定板，滑块与导轨滑动连接，丝杠与滑块螺纹连接，电机安装于固定板上，电机的输出轴连接丝杠，电机带动丝杠转动从而带动滑块沿导轨滑动，滑块和导轨的数量均为两个；
压头在第二方向上的两侧分别通过Z轴调整组件连接滑块，Z轴调整组件带动压头的两侧上下移动，第二方向垂直于第一方向。
5.按照权利要求1所述的一种树脂陶瓷浆料床多色口腔冠桥制作装置，其特征在于：安装机构包括滑台、膜固定件和限位螺丝，膜固定件安装于滑台上，滑台与固定板滑动连接，滑台上开有螺纹通孔，螺纹通孔的下端开口朝向固定板，限位螺丝旋入螺纹通孔中。
6.按照权利要求1所述的一种树脂陶瓷浆料床多色口腔冠桥制作装置，其特征在于：多材料成型系统还包括电动推杆，成型活塞安装于电动推杆的末端，成型缸出口的高度高于成型缸入口的高度。
7.按照权利要求1所述的一种树脂陶瓷浆料床多色口腔冠桥制作装置，其特征在于：多材料成型系统还包括废料收集罐，废料收集罐通过废料收集管连接成型缸出口，废料收集罐内设有抽油泵；
材料混合系统通过材料输送管连接成型缸入口，废料收集管与成型缸出口的连接处设有流量控制阀门。
8.按照权利要求1所述的一种树脂陶瓷浆料床多色口腔冠桥制作装置，其特征在于：成型缸入口和成型缸出口处分别设有流量传感器。
9.一种树脂陶瓷浆料床多色口腔冠桥制作装置的控制方法，采用权利要求2-8任一项所述的一种树脂陶瓷浆料床多色口腔冠桥制作装置，其特征在于：包括如下步骤，
S1，获取所需口腔冠桥的三维模型以及对应的颜色；
S2，控制压头移动至离型膜的另一端，使离型膜紧贴于打印空间的顶端；
S3，控制挤出机构将清洁材料挤出至混合缸中，并进入成型缸，对成型缸的内部进行清洗；
S4，根据所需的模型颜色，控制挤出机构将储存罐中的打印材料挤出至混合缸中，启动搅拌机构对多种颜色的打印材料进行搅拌，获得混合打印材料；
S5，混合缸内的混合打印材料经成型缸入口进入成型缸中；
S6，固化光源对成型缸中的打印材料进行选择性的固化；
S7，固化完成后，控制压头往离型膜的一端移动，使离型膜在弹力作用下与打印材料分离，完成离型；
S8，控制成型活塞下移一下打印层厚；
S9，重复步骤S2~S8直至整个口腔冠桥打印完成；
S10，将离型膜移开，控制成型活塞上移，取出打印好的样件。
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