TWI783117B - 自動化添加物製造裝置及方法 - Google Patents

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Abstract

一種添加物製造系統，包含：一添加物製造裝置，前述裝置包括：一樹脂器皿，其用於容納在暴露於放射時可聚合的一材料；一構建平台，其一構建表面設置成在其上製造一物體；一放射源；前述放射源定位成照射前述構建表面上的未固化材料以製造該物體；前述裝置與一中樞站進行無線通訊；前述中樞站設置成處理資料以創建製造檔案；前述中樞站設置成將前述檔案傳送到前述裝置，使得該裝置基於前述檔案製造該物體。

Description

自動化添加物製造裝置及方法
本發明係關於一種能夠以整合式自動化預處理及後處理特徵進行添加物製造的裝置。
多年來，添加物製造的技術迅速發展，從而能夠改善列印速度。隨著可用於列印的不同新型材料(如尼龍、鈦、甚至人體組織)的出現，添加物製造在我們日常活動中的該潛在用途已大幅增加，具有無限可能性。
然而，添加物製造程序需要大量的人力參與、工作量及投入。這些程序通常包含預處理、列印及後處理三個時期。舉例來說，在預處理中，為準備用於列印的該立體(3D)模型，數位檔案準備係整個3D列印程序中至關重要且經常很費力的步驟，且為了列印高度複雜的3D物體，需要越來越深入的知識經驗(know-how)。同樣地，在涉及以溶劑清洗該(等)3D列印物體的後處理中，為了最終固化而以額外的光進行曝光，耗費時間及精力才能完成例行繁瑣的程序。因此，與一般添加物製造程序相比，從該添加物製造程序中去除這樣的耗時程序將大幅減少所花費的時間，並提升該操作者之經驗。
在第一態樣中，本發明提供一種添加物製造系統，包含：一添加物製造裝置，前述裝置包括：一樹脂器皿，其用於容納在暴露於放射時可聚合的一材料；一構建平台，其一構建表面設置成在其上製造一物體；一放射源；前述放射源定位成照射前述構建表面上的未固化材料以製造該物體；前述裝置與一中樞站進行無線通訊；前述中樞站設置成處理資料以創建製造檔案；前述中樞站設置成將前述檔案傳送到前述裝置，使得該裝置基於前述檔案製造該物體。
在第二態樣中，本發明提供一種添加物製造裝置，包含：一樹脂器皿，其用於容納在暴露於放射時可聚合的一材料，前述樹脂器皿設置成收納一列印膠囊；一構建平台，其一構建表面設置成在其上製造一物體；一放射源，其定位成照射前述構建表面上的未固化材料以製造該物體；其中前述列印膠囊包括一計量樹脂體積，其對應於所製造物體之一有限數量。
在第三態樣中，本發明提供一種添加物製造裝置，包含：一樹脂器皿，其用於容納在暴露於放射時可聚合的一材料；一構建平台，其一構建表面設置成在其上製造一物體；一放射源；前述放射源定位成照射前述構建表面上的未固化材料以製造該物體；一固化站，其設置成收納該物體並固化前述物體；至少一個清洗站，其設置成收納該固化物體並清洗準備供一終端使用者使用的前述物體；其中前述固化站及清洗站位於一可旋轉托盤上，前述可旋轉托盤設置成為了收納前述物體而順序旋轉每個站。
本發明係關於一種能夠以完全自動化方式執行預處理(分散及/或集中式)、列印及後處理的改良裝置及方法。本發明也涉及從該使用者之工作流程中去除該檔案準備步驟，改為在該裝置內遠端執行，或是這兩種情況之組合。可能進一步給定或敘明如先前所揭示並透過遠端上傳要列印的該最終產品之該等要求及/或規範之檔案及規格達成的該集中式預處理。在此工作流程中，隨後從位於服務許多其他類似操作者的一個或多個集中式位置的該操作者遠端處理該檔案。
檔案處理包括但不限於檔案修復(如掃描資料中斷裂或倒三角形的網格、孔洞，以及該資料層級處其他一般缺陷)、支援結構產生(自動或手動)、各部分設置和嵌套，以及切分成可列印檔案。在該軟體準備時期中的各種階段，該等操作者可能在遠端處理之後，對該電腦輔助設計(CAD)設計器具或該可列印檔案之該狀態提供意見回饋。可能有反覆的設計和準備程序，涉及該操作者和該集中式檔案準備操作者或人工智慧之間的一次或多次來回通訊。臨床醫師可能下載該最後可列印輸出檔案，或甚至選擇經由遠端存取及網際網路連接將其直接上傳到3D列印機。
此外，本發明可能能夠在該完全自動化裝置中執行集中式預處理程序，既可無需外部來源或實體，也可透過網際網路分散大量非常需要密集運算的程序。在此集中式系統中，會收集該操作者或終端使用者之資料(如口腔內部掃描或其類似物)，可能透過軟體、資料、系統、程式、應用程式、區塊鏈、人工智慧或其類似物有效且自動進行所有軟體程序，例如但不限於檔案修復、支援產生(自動或手動)、各部分設置、切分成可列印檔案、CAD設計、數位資料匯出、預處理列印或可列印資料匯出，或在該自動化裝置(第二圖及第八圖)中執行這些之任何組合。這些程序中的一些，例如檔案修復及支援產生係非常需要密集運算的活動，且目前可用的硬體技術可能無法完全支援該集中式系統。然而，可能例如透過網際網路連接或該裝置和指定雲端位置或其類似物之間已建立的類似物，在分散式位置完成這些活動。在此實例中，可能在例如該完全自動化裝置之分散式位置上執行其餘的該等非密集運算活動。未來，當這樣的硬體技術可用時，該整個程序可能係完全集中式。
在另一範例中，一旦將該檔案從該集中式檔案準備位置傳入，該列印機即可能自主開始列印。一旦該操作者稍早已為該列印機建置或準備開始和完成列印作業的所有該等必要物品(如新近樹脂匣筒、已建立的網際網路連接、新近清潔解決方案、從該構建板材中移除任何先前列印作業或列印機開始其列印所需的任何事物)，即視為該列印機處於可自主開始列印的「就緒」狀態，然後從該集中式準備位置下載該檔案後立即對其進行後處理。如此具有該附加好處，可能在認可該CAD檔案之後整個完成此程序而無需進一步人員互動，包括在該位置上沒有任何人的情況下在前一天夜間執行，使得該所完成的部件在隔天早上來臨時即就緒。
本發明也關於透過組合、整合和自動化每個該等列印、清洗及後固化步驟自動化後處理該(等) 3D列印物體，以及製造特定物體可能需要的任何其他後處理步驟。此工作流程從預列印、列印及後處理步驟中移除所有人力，因此為該操作者創造無縫體驗。本發明中的該自動化添加物製造裝置將涵蓋用以產生就緒可使用的最終物體所需的所有流程或程序。由於該(等)所需3D物體從開始到該最終完成的該整個工作程序完全自動化，因此無需來自該操作者之時間或只需一點時間。
本發明係關於一種能夠以完全自動化方式執行預處理(分散及/或集中式)、列印及後處理的改良裝置及方法。本發明之該自動化裝置的大小可能變化。可能將其描述為小巧或桌面型裝置。只需按一下按鈕，此裝置可能能夠無縫接收資料或資訊、列印、清洗或/及固化。
第一圖顯示可在該系統中使用集中式和分散式位置的該等不同方式。可能將資訊或所掃描的資料傳輸到集中式位置。作為預處理該資料之一部分，可能在集中式位置處將該所掃描的資料轉換成製造檔案，可能將該檔案傳輸到可能係完全自動化裝置並可能使用該製造檔案以依據前述資料製造物體的分散式位置。在另一種方法中，首先可能為了處理而將資訊或所掃描的資料傳輸到集中式位置，並將其傳輸回完全自動化裝置或分散式位置，或者，可能為了無需集中式位置的處理而將資訊或所掃描的資料直接傳輸到分散式位置。
可能將該所掃描的資料(包括一患者之該牙科資訊)用於任何適用的物體，以供適當的專業人員進行製造。前述牙科資訊可能包括一連串資訊，包括一牙科設置之該所掃描的影像。
依據本發明的系統可能能夠在該完全自動化裝置中執行集中式預處理程序，既可無需外部來源或實體，也可透過網際網路分散大量非常需要密集運算的程序。在此集中式系統中，會收集該患者之資料(如口腔內部掃描或其類似物)。可能透過軟體、資料、系統、程式、應用程式、區塊鏈、人工智慧或其類似物有效且自動進行所有軟體程序，例如但不限於檔案修復、支援產生(自動或手動)、各部分設置、切分成可列印檔案、CAD設計、數位資料匯出、預處理列印或可列印資料匯出，或在該自動化裝置(第二圖及第八圖)中執行這些之任何組合。這些程序中的一些，例如檔案修復及支援產生係非常需要密集運算的活動，且目前可用的硬體技術可能無法完全支援該集中式系統。然而，可能例如透過該網際網路連接或該裝置和遠端站之間已透過指定雲端位置或其類似物建立的類似物，在分散式位置完成這些活動。在此實例中，可能在例如該完全自動化裝置之分散式位置上執行其餘的該等非密集運算活動。未來，當這樣的硬體技術可用時，該整個程序可能係完全集中式。
如第二圖至第八圖中所示，裝置001可能包含複數托盤002，其可能含有用於涵容或容置例如光聚合物材料之材料的一樹脂器皿003，以透過以來自照明裝置004的該適當波長之光照射樹脂器皿003或其內部器皿005內所含有的該光聚合物生成製作3D列印物體010。可能將具有用於列印的相同光源、波長或照明的相同照明裝置004用於該可移動托盤006上的後固化。本發明之該自動化添加物製造裝置可能包含一個以上的紫外光(UV)固化裝置。可能將照明裝置004定位於正下方，因此可直接投射或可以反射裝置將該投射反射到該構建區域上。此外，該照明裝置004可能據此移動以增加或減少投放距離，以控制用於列印的該投射區域之大小及/或像素密度。在範例中，該照明裝置可能以向上和向下線性運動移動以增加或減少投放距離及/或像素密度，從而允許列印具有不同大小及/或列印準確度要求的物體。為了列印時的最佳性能，可能使用致動器系統或用於重新對焦的其他構件重新對焦該照明裝置。可能使用該裝置列印區域中的光感測器或其類似物評估該像素密度及對焦，從而向該重新對焦的致動器系統提供反饋迴路，以確保用於準確列印的最佳對焦。
可移動托盤006可能在旋轉方向上移動，並可能透過外環齒輪及較小的正齒輪進行控制。該較小的正齒輪係透過允許以精確準確度移動該可移動托盤並因此定位該等器皿的馬達控制。該可移動托盤也可透過其他構件移動，只要有助於精確移動該等各種器皿及裝置即可。在本發明之一個具體實施例中，使保護蓋板007位於該可移動托盤006正上方(第四圖)。該保護蓋板007對位於該可移動托盤006上的該等膠囊、多個器皿或裝置施加壓力，以防止氣味或蒸汽洩漏、蒸發及/或內容物污染。該保護蓋板007可能係由塑料、金屬、鋁、玻璃或防止洩漏或蒸發的任何材料製成。該保護蓋板的該底部處有額外的泡沫或橡膠或其他可壓縮材料層，其隨著壓力施加用作墊片使得該保護蓋板密封該等所封圍的器皿。可能有一對具有附接於該保護蓋板的馬達或其他類似構件的導螺桿(lead screws)，其在該z軸上移動以允許容易移除該可移動托盤上的任何物品，例如樹脂罐體、膠囊、多個器皿或裝置。此對具有馬達的導螺桿或其他類似構件，也允許該保護蓋板在該可移動托盤移動時向上移動。當該可移動托盤不在運動中時，該保護蓋板會對該等膠囊、多個器皿或裝置施加壓力。可能透過能夠以足夠準確度及速度移動該保護蓋板的任何其他構件移動該保護蓋板。
本發明之具體實施例包含一承滴盤008，其在該等列印或清潔/清洗/固化程序之一完成並前進至下一個程序之後，在該可移動托盤移動時防止來自器皿或裝置中的樹脂、材料或溶液的過量滴落及污染。該承滴盤008在該構建平台及/或所列印物體正下方移動，以在每當該可移動托盤移動時皆用作用於該等膠囊、多個器皿或裝置的蓋板。一旦需要執行該等列印、清潔/清洗、固化流程任一者，該承滴盤即移動離開該構建平台及/或所列印物體下方。在本發明之另一具體實施例中，擇一在視覺上或透過任何其他構件顯示或指示本發明之該自動化添加物製造裝置之該狀態。視覺呈現可能係發光二極體(LED)光之該形式。可能使這些LED光位於該自動化添加物製造裝置的該底部或該裝置之任何其他部分。當該裝置電源開啟、停頓或在列印、清洗或固化之每個流程階段期間時，透過該不同LED色彩陣列的變更指示該裝置之該狀態。
在第五圖中，該外部器皿009可能具有底座/底部，其可能透明或不透明，或可能缺乏底壁表面使得該內部器皿之該底部表面係該光聚合物材料和下面的該照明源之間唯一的邊界。在一個範例中，該外部托座或膠囊托座係夾式系統，憑此一旦已將該內部器皿到位定位於該下蓋體托座上，即使用夾鉗或閂鎖005A將經由鉸鏈附接於該下蓋體托座上的該上蓋體托座下降並扣緊到位(第五圖)。在其他例證中，透過任何其他構件(如插入式系統或其他可將該等器皿牢固容置到位的已知方法)藉由該外部器皿將該內部器皿005容置到位。可能有一個以上的樹脂器皿，用以有助於列印需要不同樹脂或光聚合物材料的不同或相同的3D物體。
在第八圖至第十八圖中所示的另一具體實施例中，本發明之該完全自動化裝置100 (第八圖)包含一樹脂器皿101，其用於涵容或容置例如光聚合物材料之材料，以列印透過自來源103照明的適當波長之該光照射該樹脂器皿101或其內部器皿內所含有的該光聚合物生成之物體102 (第九圖)。該照明源可能係來自添加物製造裝置，例如可能使用WO 2015/072921及WO2016/122408中所揭示者或立體光固化列印技術(SLA)或數位光處理(DLP) (鏡片)。該樹脂器皿101可能具有實質上半透明或透明的下壁表面，其容許隨後瞄準該光聚合物樹脂的照明從下面穿過。該實質上半透明或透明的壁表面可能在該樹脂器皿之任何側面上，只要允許照明穿過並到達該光聚合物材料即可。可能使此樹脂器皿位於不可移動或可移動托盤上。該內部或樹脂器皿也可能在其下底部內表面上具有塗層或薄膜，以助於在列印時釋放列印層。可能透過聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)之薄膜/層、Teflon®薄膜或塗層塗佈或覆蓋該內部或樹脂器皿之該底座，例如PTFE、PFA或FEP或允許在列印時容易脫離或剝離該3D物體之每個列印層的其他材料。可能透過該構建表面118之該垂直運動有助於該剝離程序。在本發明之另一具體實施例中，該可移動托盤可能經受輕微的「向左及/或向右」運動(除了垂直運動之外)編程或「使其移動」，以輔助該剝離程序。在該剝離程序期間，可能結合該構建表面之該垂直運動使用該「向左及/或向右」運動。該「向左及/或向右」運動用於從該構建表面釋放該列印層，然而除此之外將需要垂直(向上/向下)運動(或至少微小向上運動)以定位用於該後續層的該構建板材，並有助於液體樹脂在最後分離的列印層底下之回流。在一額外的具體實施例中，該「向左及/或向右」運動會旋轉小角度，因此在距離該旋轉中心的該徑向距離處，該「向左及/或向右」運動實際上並非線性，而是沿著弧形。
在另一具體實施例中，可能將該樹脂器皿101移除及/或放置於滑動構件、致動構件或有助於移除及/或放置該等樹脂器皿的任何構件上。舉例來說，該使用者可能按壓或打開該列印機中該樹脂器皿所在之區域，且用於該樹脂器皿104的該托座將向外或朝向該使用者移動/滑動，以助於移除或放置該樹脂器皿(第十圖)。可能使該樹脂器皿101位於靜止或不移動托盤上的該照明器源之該方向上。第十九圖顯示可從該樹脂器皿托座124中移除的樹脂器皿122。該等樹脂器皿之該表面上有凸起或突出或其類似物123，以助於以該樹脂器皿托座124中的該滑動機構125之溝槽/孔洞將其鎖定到定位。 〈該樹脂器皿存放〉
包含光聚合物材料或不同光聚合物材料的該樹脂器皿可能在一次列印或多次列印之後重複使用。可能將該樹脂器皿存放或保存於該列印機之隔室中以供之後使用。該隔室或樹脂器皿存放托座105可能具有多個槽孔或溝槽，以助於存放該等樹脂器皿。該隔室或樹脂器皿存放托座105之該等側面可能具有孔洞或凹口105A，以允許容易裝卸(handling)該等樹脂器皿(第十一圖)。該樹脂器皿下方可能有一加熱器，可能將其用於維持樹脂存放或使用的最佳溫度。
每個樹脂器皿皆可能包括可讀取識別裝置，其可能係透過追蹤系統讀取。該追蹤系統可能追蹤這些樹脂器皿中的該等樹脂之該等有效日期或使用期限。追蹤系統之該類型可能包含無線射頻識別(Radio frequency identification，RFID)標籤、條碼指示器、QR碼、光學讀取器或其類似物，其位於該等樹脂器皿上，並也可能在該裝置中需要監控和追蹤之其他部分中找到。如此允許容易識別和偵測內部器皿或膠囊。一旦將內部器皿放置於該外部器皿中，該可移動托盤即可能移動到通用RFID感測器或其類似物掃描及/或偵測該特定內部器皿的具體定位。該感測器或其類似物在該自動化添加物製造裝置中之該定位固定，以允許判定該等列印、清潔或固化區域之每個位置。在該感測器或其類似物偵測該內部器皿之該識別碼之後，將判定是否將該內部器皿放置於該可移動托盤上的該正確位置上，或該內部器皿之該使用是否已失效。如此防止該使用者所造成的錯誤，或由於在其預期位置上的該等未正確插入的內部器皿或膠囊所致的列印失敗。由於PDMS或類似材料可能在一定列印次數之後變得渾濁，或例如異丙醇(IPA)或其類似物之清洗溶液在幾回使用之後變髒，因此內部器皿或膠囊之該識別或偵測可能防止過量使用。此識別或偵測系統將確保有效列印，並在需要時提示該使用者更換該等匣筒。在另一範例中，也可能不對稱地塑形該內部器皿或膠囊，因此該RFID標籤、條碼指示器、QR碼、光學讀取器、色碼或其類似物始終以該正確方式面向該通用讀取器，亦即該使用者不可能將該膠囊錯誤地插入該外部器皿中(這將錯誤造成該通用讀取器無法偵測該內部器皿或膠囊之該存在)。此外，可能存在偵測器以偵測這些樹脂器皿中的該等光聚合物材料之該位準，以防止溢出或在材料量不足時警示該使用者。在另一具體實施例中，一旦透過該裝置100中的該系統掃描或識讀該等外部器皿、內部器皿、膠囊、用於存放光聚合物或樹脂的各部分、所列印物體或該裝置之任何部分上的該RFID標籤、條碼指示器、QR碼、光學讀取器、色碼或其類似物，即可能經由網際網路、無線通訊、物聯網或其類似物下載或上傳有關該裝置將如何進行或在哪個流程上識別以進行的一組指令(如列印、清洗、固化或該裝置之該工作程序之任何部分)，或者可能將此組指令儲存於該裝置自身中。舉例來說，可能將該組指令或流程程序寫入、編碼或嵌入該RFID標籤、條碼指示器、QR碼、光學讀取器、色碼或其類似物中，或者該RFID標籤、條碼指示器、QR碼、光學讀取器、色碼或其類似物係該組指令或流程程序之一部分。該RFID標籤、條碼指示器、QR碼、光學讀取器或其類似物可能與本發明之該分散式或集中式系統一起工作。該使用者也可能能夠使用該裝置中所安裝的網際網路連接、無線連接、入口網站、區域網路(局部或其他方式)或雲端型服務購買用於該裝置的樹脂、膠囊、器皿或配件，如此當付費時，會將該訂單傳輸到該倉庫或其類似物以供進一步處理或交付貨物。
在具體實施例中，可能透過列印膠囊殼體106之凹部內所放置的列印膠囊111供應該樹脂器皿中的該光聚合物材料。該列印膠囊可能係基於按次付費使用概念或一次性使用概念，允許該使用者以含有該列印或預定列印次數足夠的樹脂或光聚合物材料預定量的列印膠囊來列印物體。如先前所說明可能係RFID標籤、條碼指示器、QR碼、光學讀取器或其類似物的該識別標籤，可能有助於監控該列印次數及列印膠囊之使用。可能將前述裝置設置成每當樹脂或光聚合物材料之該最佳量不足或應切換成新膠囊時，皆會警示該使用者更換為新的列印膠囊。應注意該列印膠囊可能包括對應於一有限使用次數的樹脂，又，若該使用者付費使用，則透過安裝於該裝置上的讀取器詢問(interrogation)該識別標籤可能監控該次數。為此目的，一旦已超過該付費使用次數，該裝置即可能防止進一步操作該裝置，而不論該各別列印膠囊仍然可用的該使用次數。該裝置隨後可能確認進一步使用之付費，從而允許操作繼續進行。
可能將該列印膠囊111提供為含有列印物體所需的特定類型之光聚合物材料的容器。該列印膠囊可能係由例如塑料、陶瓷、玻璃或能夠以最佳條件存放該光聚合物材料107的任何材料或色彩製成。為了便於裝卸，可能具有溝槽或凹口。該列印膠囊可能包含一上蓋體部；以及一下部，其含有一閥門110A。該閥門可能調節一個以上的方向上的流量，或可能使用單向閥門在施加前述柱塞所施加的壓力時，調節該光聚合物材料在一個方向上進入該樹脂器皿中之該流量。在一範例中，當啟動列印作業或患者之口腔內部掃描(即集中式特徵)時，該自動化添加物製造裝置可能向該等使用者傳送指令，以將其插入或放置於在啟用後即移出或滑動的該膠囊裝載滑件108上(第十四圖)。將該列印膠囊插入或放置於該裝置中可能在列印之前任何時間點進行。一旦將該列印膠囊放置於該膠囊裝載滑件108上，該列印平台118將朝向具有附接於其上的柱塞110的該膠囊托座109移動。該柱塞可能具有彈簧負載。此外，該列印膠囊之該上蓋體部具有一開口，以允許後續施加向下力量的該柱塞進入並推動該列印膠囊111之該內部111A，因此位於該列印膠囊之該內部下方的該光聚合物材料可經由該閥門110A流出該列印膠囊，並注入該樹脂器皿中。可能以密封該光聚合物材料並防止回流的橡膠部分或完全地包住該列印膠囊之該內部。在使用之前密封或覆蓋該列印膠囊之該開口。
在另一具體實施例中，可能將該光聚合物材料放置於可能可壓縮的該列印膠囊殼體106之該內部中，從而當該柱塞推動該可壓縮內部時允許擠出該光聚合物材料。該可壓縮內部允許在單個列印膠囊中存放最大體積之光聚合物材料。該可壓縮內部可能係由允許最佳存放光聚合物材料並能夠在壓力下進行壓縮的任何材料製成。也可能使用泵浦系統，以助於在需要時以來自匣筒、容器或膠囊的光聚合物材料填充該樹脂器皿。可能將該匣筒、容器或膠囊放置於該添加物製造裝置的該頂部，或有助於將該光聚合物材料流入或輸送到該樹脂器皿中的任何地方。該前述列印匣筒、容器或膠囊可能含有不同體積之光聚合物材料，例如30ml、50ml、60ml、100ml、1L、2L等。可能只有在需要時才會使用用於特定列印作業的該列印膠囊中的該光聚合物材料量，並存放以供未來使用，或可能使用及丟棄含有列印作業足夠的光聚合物材料預定量的該等列印膠囊。這些列印膠囊可能含有不同類型之光聚合物材料，其列印可能需要不同化學配方的不同類型之物體。該添加物製造裝置中也有收集用過或丟棄的匣筒、容器或膠囊的棄置區域112。也可能將用於新列印膠囊的存放體存放於該裝置中。一旦已用過或清空該光聚合物材料，用於這些匣筒、容器或膠囊的該托座將移動到該裝置中的區段以將其棄置或存放。可能有追蹤系統或其類似物，以監控或追蹤該等列印膠囊或其參數，例如但不限於光聚合物材料之該使用或其儲藏期限。為了防止這些列印膠囊中的該光聚合物材料色素形成或沉澱，可能在該裝置中整合有助於振動、搖動或旋轉運動或其類似物以確保這些列印膠囊中的該光聚合物材料均等同質性的裝置。該裝置可能在該裝置中連續運行或在啟用後即工作。此裝置也可能具有實現該同質性或防止該光聚合物材料中的色素形成或沉澱的加熱器及/或冷卻特徵。此裝置可能存在於該等列印膠囊、膠囊托座或樹脂器皿中。
該裝置更包含一可移動托盤113，其中多個器皿或裝置可能永久或非永久安裝於其上。該可移動托盤能夠在旋轉方向上或在任何可能的方向上或以構件移動，以便有助於將該等器皿或裝置(如該列印膠囊托座113A、清潔器皿114或固化裝置116)移動到已將該裝置編程以列印、清潔/清洗或固化程序之任何順序執行的位置。前述可移動托盤更包括一列印孔隙135A，其允許接近該列印平台118到該樹脂器皿122。可能透過在該可移動托盤之該移動時允許精確準確度的一個或多個馬達、環齒輪及正齒輪、皮帶及滑輪系統或循環導引系統之組合來控制該可移動托盤。除了該膠囊托座之外，該可移動托盤具有器皿或裝置(如執行清洗的清潔器皿)，並可能含有清洗溶劑(如異丙醇或其類似物)或幫助清洗和清潔的溶劑或水。該清潔器皿114可能包含一馬達115或更多、音波、超音波或其類似物，其允許透過振動或任何類似構件有助於該清潔程序(第十五圖)。該馬達中的振動速度可能依要清潔的該列印物體數量而定，或依該樹脂器皿中需要清潔的該表面區域量而定。這樣的振動馬達之該速度應足以達成該列印物體之最佳清潔條件。在另一具體實施例中，可能使用位於該清潔/清洗器皿114的該底部處的滑輪系統所驅動的磁體128，以助於該列印物體之該清潔程序。第二十圖顯示該旋轉板材135下面的該攪動組合件129A，其包括一滑輪系統之一機構，其位於該清洗器皿129下面以助於該清洗磁體128在該清洗器皿129之底座129B中之該移動或攪動動作。該滑輪系統包含一個或多個輪組或其類似物126，其透過皮帶或其類似物127有助於當啟用時，該等輪組或其類似物將拉動、拖曳或扭絞該皮帶，這將進而旋轉位於該清洗器皿中的該清洗磁體下方的導引磁體131 (第二十二圖)。在一範例中，該滑輪系統由多個輪組構成，其中一個係耦接於馬達129B上，且另兩個輪組係透過該皮帶或滑輪驅動。該等三個輪組經由皮帶同步旋轉。當啟用該馬達時，在位於該滑輪的該頂部的該磁體128和該導引磁體131之間產生磁場，從而允許在該器皿中產生混合運動。該清洗器皿可能可移除以供清潔或進一步處理，並可能使用插入式機構或其類似物將其輕鬆裝配於其托座130中。在一範例中，可能透過拉動該器皿托座130並移除含有該液體的該內部器皿129移除該清洗器皿。這些可在不使用任何工具或斷開該裝置機構之任何部分的情況下執行，從而允許輕鬆使用並提高效率。
該可移動托盤上的另一個器皿或裝置之一者係固化裝置116。該可移動托盤上的該固化裝置可能係由金屬或適用於列印物體之該固化程序(如可耐熱者)的任何材料製成。該固化裝置可能包含LED 117，其位於放置該列印物體的該裝置上的所有或一些該等內壁116A上(第十六圖)。該LED之數量及每個LED之間隔依該固化裝置之大小、熱分佈或該固化裝置用以執行最佳固化程序之該內表面區域而定。可能使用實現最佳固化的其他替代放射源或光源，這樣的範例係UV、藍光LED、紅外光或有助於固化的任何波長之光或放射。該固化裝置可能具有如第二十一圖及第二十三圖中所示的一個或多個散熱座132，以助於散除該等LED所產生的熱度。較佳為，每個LED皆伴隨散熱座，例如該罐體之該等側面及該罐體底下。該固化裝置也可能在底下具有間隔件116B以抬起該固化裝置，從而有助於增加空氣流動並因此散除熱聚積。
可能使用電磁體122A或其類似物確保該樹脂器皿在該靜止列印程序期間維持靜止。舉例來說，若該照明源位於該底部，則可能將該等電磁體或其類似物固定於該樹脂器皿下方，以便以向下定位拉動該樹脂器皿並將其固定到位以防止移動。如此確保當該列印平台在列印期間向上移動時，該樹脂器皿不會向上移動。可能將該等電磁體或其類似物定位於該樹脂器皿之任何位置上，只要能在列印期間將其牢固保持到位即可。在此範例中，該添加物製造裝置之其他部分正在該可移動托盤上移動時，可能將該樹脂器皿及該照明源固定並保持靜止。將可能以足夠準確度及速度控制該列印平台之該移動或該列印物體之位置的垂直向上與向下線性裝置119 (z軸)放置於該可移動托盤上、中間、附近或周圍的最佳位置上。用於該列印平台的其他支撐和可移動範例包含一自動化機械臂，或有助於其在該裝置的該操作期間移動到所需定位的任何構件。具有靜止或固定的樹脂器皿及/或照明源之該目的，係確保列印準確且不會受到任何種類之移動影響或損害。在第二十四圖及第二十五圖中，該裝置包含一可移動托盤135，膠囊托座138、清洗器皿129及固化器皿位於其中，然而該樹脂器皿122及該照明裝置139透過分別安裝於該固定的靜止樹脂器皿托盤136及靜止照明托盤137上來防止旋轉。
可能有位於該移動托盤之該頂部的另一個靜止密封托盤120。此靜止密封托盤120密封例如該等清潔器皿或固化裝置之器皿或裝置之該開口。透過緊緊密封該等開口，防止從該固化裝置經由蒸發或該LED光洩漏損耗異丙醇、溶劑或其類似物。此靜止密封托盤120也可能具有從其原始靜置定位移動以覆蓋文中所說明的該等器皿或裝置中任一者的承滴盤121 (第十七圖)。該承滴盤121可能係由防水、耐化學物或能夠防止任何滴落的任何材料製成。該承滴盤121可能經由滑動運動、擺動、旋轉方式或任何構件移動，只要能覆蓋這樣的器皿或裝置之該等開口即可。舉例來說，一旦物體已完成其列印，當該可移動托盤旋轉到下一個器皿或裝置供後處理時，該列印平台將沿著該線性裝置向上移動，且該承滴盤將在該列印物體底下滑動以防止來自過量光聚合物材料、溶劑或其類似物的任何滴落。該承滴盤121係夠大以覆蓋該等列印物體之大小，並防止這樣的滴落在後處理期間污染下一個器皿或裝置。在該列印物體進入該等器皿或裝置之一者中的清潔或固化程序之前，該承滴盤121將移動到其原始靜置定位。在另一具體實施例中，如第二十一圖及第二十三圖中所示，該承滴盤133係併入或附接於該移動托盤135上。可能使用支撐件134將該承滴盤133附接於該移動托盤上。
在一個具體實施例中，該列印平台118可能包含平台板材118B，其係使用電磁體118A、磁體或其類似物或將該平台板材附接於該主列印平台上的任何其他構件而附接於列印平台118上。在該磁性釋放機構中，該平台利用容易移除該3D列印物體的「彈出系統」。該平台118也可拆卸並可擦拭清潔以供多次使用。在一範例中，在列印物體102已經歷例如清潔和固化之後處理流程之後，該使用者可以從該列印平台很容易移除該板材，其中該所完成的產品或列印物體係準備要從該添加物製造裝置移除。該平台板材可很容易附接或扣合到位於該列印平台118上，且其可能係由鋼、鋁或3D可列印聚合物可黏附並可能進行塗佈的任何其他材料製成。該列印平台上可能有凹口，以供該平台板材裝配到位。或者，可在移除該平台板材期間停用該等電磁體或其類似物，從而有助於輕鬆移除。在另一具體實施例中，該列印平台118可能包含一桿或多個桿或其類似物，其可能係在啟用後即延伸且後續將該平台板材向外推動以將其釋放。在一替代具體實施例中，無需任何使用者干預就可收取該所完成的列印物體。在此實例中，一旦該列印物體就緒可供收取，即將此列印物體放置於該裝置中收取所有該等所完成的經過後處理的列印物體之收取區段中。在每次將該所完成的一個或多個列印物體從該列印平台118釋放到該收取區段中之後，該列印平台將從平台板材堆疊中拾取新的清潔平台板材以供下一個列印作業之用。如此允許連續自動化且無人值守的預處理、列印及後處理(順序程序)，而沒有來自該使用者的中斷。舉例來說，若該使用者上傳要在該裝置中列印的作業清單，則其能夠讓該裝置通宵操作且無人值守。該添加物製造裝置也能夠偵測和監控可用於該所需列印數量的該可用存放空間。
在另一具體實施例中，可能有用於真空成形以供製作牙套(dental aligners)的整合式區段、用於製作手術導引套管或用於製作任何配件的區段。該裝置中可能有額外的托盤，其中放置或顯示所有該等就緒可供使用的列印部件或物體以供收取。這些物體之每一者皆可能具有顯示其各自作業詳細資訊、名稱標籤或任何形式之識別的放置於這些物體旁邊或附接於其上的電子顯示標籤或其類似物。
儘管文中已說明和例示特定具體實施例，但此領域一般技術者將可瞭解，該等以上具體實施例之特徵之各種修飾例及組合皆可能，而不悖離其該等精神或基本特性。舉例來說，本發明可能適用於其他領域，且不限於牙科或口腔健康應用，因此該用語「3D物體或3D列印物體」也可能涵蓋來自該等不同領域的該等應用的任何3D部件或器具。此外，該等移動或靜止托盤上的器皿或裝置之該數量、該照明源、列印平台、板材或任何存放體等之數量不限於文中所說明或所描繪的該等例示。本發明之該使用者不限於指定人員，也可能係機器人或人工智慧或其類似物。因此，在所有方面皆將該等前述具體實施例視為例示性而非限制文中所說明的本發明，並透過所附之申請專利範圍指示本發明之該範疇。
001‧‧‧裝置002‧‧‧托盤003‧‧‧樹脂器皿004‧‧‧照明裝置005‧‧‧內部器皿005A‧‧‧夾鉗或閂鎖006‧‧‧可移動托盤007‧‧‧保護蓋板008‧‧‧承滴盤009‧‧‧外部器皿010‧‧‧3D列印物體100‧‧‧完全自動化裝置；裝置101‧‧‧樹脂器皿102‧‧‧列印物體103‧‧‧來源104‧‧‧樹脂器皿105‧‧‧隔室或樹脂器皿存放托座105A‧‧‧孔洞或凹口106‧‧‧列印膠囊殼體107‧‧‧光聚合物材料108‧‧‧膠囊裝載滑件109‧‧‧膠囊托座110‧‧‧柱塞110A‧‧‧閥門111‧‧‧列印膠囊111A‧‧‧內部112‧‧‧棄置區域113‧‧‧可移動托盤113A‧‧‧列印膠囊托座114‧‧‧清潔器皿；清潔/清洗器皿115‧‧‧馬達116‧‧‧固化裝置116A‧‧‧內壁116B‧‧‧間隔件117‧‧‧發光二極體(LED)118‧‧‧構建表面；列印平台；平台118A‧‧‧電磁體118B‧‧‧平台板材119‧‧‧垂直向上與向下線性裝置120‧‧‧靜止密封托盤121‧‧‧承滴盤122‧‧‧樹脂器皿122A‧‧‧電磁體123‧‧‧凸起或突出或其類似物124‧‧‧樹脂器皿托座125‧‧‧滑動機構126‧‧‧輪組或其類似物127‧‧‧皮帶或其類似物128‧‧‧磁體；清洗磁體129‧‧‧清洗器皿；內部器皿129A‧‧‧攪動組合件129B‧‧‧底座；馬達130‧‧‧托座；器皿托座131‧‧‧導引磁體132‧‧‧散熱座133‧‧‧承滴盤134‧‧‧支撐件135‧‧‧旋轉板材；可移動托盤；移動托盤135A‧‧‧列印孔隙136‧‧‧固定的靜止樹脂器皿托盤137‧‧‧靜止照明托盤138‧‧‧膠囊托座139‧‧‧照明裝置
以關於例示本發明之可能設置的該等所附圖式進一步說明本發明係便利的。本發明可能有其他設置，從而不應將該等所附圖式之該特殊性理解為取代本發明之該前述說明之該一般性。 第一圖係依據本發明之一個具體實施例的系統之示意圖； 第二圖係封圍的自動化添加物製造裝置之示意圖； 第三圖係自動化添加物製造裝置的該內部之示意圖； 第四圖係具有器皿、承滴盤及保護蓋的旋轉可移動托盤之示意圖； 第五圖係夾式系統之示意圖，其中將該內部器皿或膠囊插入該外部器皿之後，將該上蓋體托座下降並扣緊於該下蓋體托座上； 第六圖係從自動化添加物製造裝置進行該列印程序之示意圖； 第七圖係從自動化添加物製造裝置列印的3D物體之示意圖； 第八圖顯示本發明之該裝置之外部視圖； 第九圖顯示本發明之該裝置之內部視圖； 第十圖顯示在其延伸到該外部的托座上的樹脂器皿； 第十一圖顯示隔室或樹脂器皿存放托座； 第十二圖顯示在該柱塞推動該膠囊的該內部之前的列印膠囊； 第十三圖顯示當該柱塞推動該膠囊的該內部時的列印膠囊； 第十四圖顯示膠囊裝載滑件； 第十五圖顯示具有振動馬達的清潔器皿； 第十六圖顯示具有發光二極體(LED)的整合式後固化裝置； 第十七圖顯示承滴盤； 第十八圖顯示該承滴盤之俯視圖； 第十九圖顯示用於附接樹脂器皿及樹脂器皿托座的該槽孔、滑動或鎖定機構； 第二十圖顯示位於該清洗器皿的該底部有助於該清洗器皿中的該磁體之該移動或攪動動作的滑輪系統之該機構； 第二十一圖顯示附接於該移動托盤上的該承滴盤； 第二十二圖顯示該清洗器皿及其磁性滑輪系統之剖面圖； 第二十三圖顯示併入或附接於該移動托盤中的承滴盤； 第二十四圖顯示包含一移動托盤及多個不移動/靜止托盤的該裝置的該內部之整體視圖；以及 第二十五圖顯示該裝置的該內部及該等托盤的該設置，以及該等器皿及托座在該移動托盤中之該位置。

Claims (28)

  1. 一種添加物製造系統，包含：一添加物製造裝置，前述裝置包括：一樹脂器皿，其用於容納在暴露於放射時可聚合的一材料；一構建平台，其一構建表面設置成在其上製造一物體；一放射源；以及一保護蓋板，前述保護蓋板位於前述樹脂器皿的上方；前述放射源定位成照射前述構建表面上的未固化材料以製造前述物體；前述裝置與一中樞站進行無線通訊；前述中樞站設置成處理資料以創建製造檔案；前述中樞站設置成將前述檔案傳送到前述裝置，使得前述裝置基於前述檔案製造前述物體；前述保護蓋板的底部具有一可壓縮材料層，用以密封前述樹脂器皿。
  2. 如請求項1所述之系統，其中將前述中樞站設置成從一遠端站無線接收前述資料。
  3. 如請求項2所述之系統，其中前述資料包括一患者之牙科資訊。
  4. 如請求項2所述之系統，其中將前述裝置設置成在接收到前述等所傳送的製造檔案時自動開始操作。
  5. 如請求項1至4中任一項所述之系統，其中前述中樞站與複數前述添加物製造裝置進行無線通訊。
  6. 一種添加物製造方法，前述方法包含下列步驟：提供一種如請求項1所述之添加物製造系統及一中樞站；前述添加物製造系統包含前述添加物製造裝置；處理資料以在前述中樞站創建製造檔案；將前述檔案無線傳送到前述裝置，並且；基於前述檔案透過前述裝置製造一物體。
  7. 如請求項6所述之方法，更包括前述中樞站從一遠端位置無線接收前述資料之前述步驟。
  8. 如請求項7所述之方法，其中前述資料包括一患者之牙科資訊。
  9. 如請求項7所述之方法，更包括在接收到前述所傳送的製造檔案時自動開始製造之前述步驟。
  10. 一種添加物製造裝置，包含：一樹脂器皿，其用於容納在暴露於放射時可聚合的一材料，前述樹脂器皿設置成收納一列印膠囊；一構建平台，其一構建表面設置成在其上製造一物體；一放射源，其定位成照射前述構建表面上的未固化材料以製造前述物體；以及一保護蓋板，前述保護蓋板位於前述樹脂器皿的上方；其中前述列印膠囊包括一計量樹脂體積，其對應於所製造物體之一有限數量；前述保護蓋板的底部具有一可壓縮材料層，用以密封前述樹脂器皿； 其中，前述添加物製造裝置還包括膠囊托座，其用於收納前述列印膠囊，其中前述膠囊托座包括一柱塞，其用於接合前述列印膠囊並施加壓力，以將前述樹脂從前述列印膠囊注入前述樹脂器皿中；其中，前述膠囊包括一閥，其用於在從前述柱塞施加壓力時調節前述樹脂注入，前述閥可能調節一個以上的方向上的流量。
  11. 如請求項10所述之裝置，其中前述有限數量在1至4的範圍內。
  12. 如請求項10或11項所述之裝置，其中前述列印膠囊包括一識別標籤，前述識別標籤設置成提供對應於前述列印膠囊的可詢問(interrogatable)資料。
  13. 如請求項10所述之裝置，其中前述可詢問資料包括下列任一者或一組合：樹脂類型、樹脂體積、可從前述樹脂體積製造的物體之有限數量、前述列印膠囊即將用於的前述物體類型。
  14. 如請求項12所述之裝置，其中將前述可詢問資料儲存於前述識別標籤內。
  15. 如請求項12所述之裝置，其中將前述識別標籤設置成經由一無線連接提供一鏈接，以存取前述可詢問資料。
  16. 如請求項12所述之裝置，其中將前述識別標籤設置成提供一鏈接，以從儲存於前述裝置內的資料存取前述可詢問資料。
  17. 如請求項12所述之裝置，其中前述識別標籤包括一無線射頻識別(RFID)、條碼或QR碼。
  18. 如請求項12所述之裝置，更包括一讀取器，其設置成詢問前述識別標籤。
  19. 一種添加物製造裝置，包含： 一樹脂器皿，其用於容納在暴露於放射時可聚合的一材料；一構建平台，其一構建表面設置成在其上製造一物體；一放射源；前述放射源定位成照射前述構建表面上的未固化材料以製造前述物體；一固化站，其設置成收納前述物體並固化前述物體；至少一個清洗站，其設置成收納前述固化物體並清洗準備供一終端使用者使用的前述物體；以及一保護蓋板，前述保護蓋板位於樹脂器皿的上方；其中前述固化站及清洗站位於一可旋轉托盤上，前述可旋轉托盤設置成為了收納前述物體而順序旋轉每個站；前述保護蓋板的底部具有一可壓縮材料層，用以密封前述樹脂器皿；其中，前述添加物製造裝置還包括一清洗器皿，其設置成收納前述物體及一攪動組合件，前述攪動組合件設置成在前述清洗器皿中形成湍流。
  20. 如請求項19所述之裝置，其中將前述構建平台設置成在製造後升高前述物體，並在旋轉前述可旋轉托盤後將前述物體下降到前述固化站中，以將前述固化站定位於前述構建平台下面。
  21. 如請求項20所述之裝置，其中將前述構建平台設置成在固化後升高前述物體，並在旋轉前述可旋轉托盤後將前述物體下降到前述清洗站中，以將前述清洗站定位於前述構建平台下面。
  22. 如請求項19所述之裝置，其中前述攪動組合件包括一清洗磁體，其位於前述清洗器皿之一底座中，前述清洗磁體與前述清洗器皿下面的一導引 磁體磁性連通，前述導引磁體耦接於設置成旋轉前述導引磁體從而旋轉前述清洗磁體的一馬達與滑輪系統。
  23. 如請求項19所述之裝置，更包括一密封托盤，其附接於前述可旋轉托盤上，前述密封托盤設置成密封前述固化和清洗站。
  24. 如請求項19所述之裝置，更包括：一樹脂器皿托盤，前述樹脂器皿係安裝於其上，且一照明托盤定位於前述樹脂器皿下方；前述照明托盤具有安裝於其上之前述放射源；前述放射源定位成將放射向上引導穿越前述樹脂器皿之一透明底座，以便照射前述樹脂。
  25. 如請求項19所述之裝置，其中前述可旋轉托盤包括一列印孔隙，前述可旋轉托盤設置成旋轉以將前述列印孔隙定位於前述樹脂器皿中間，並在照射前述樹脂時構建平台。
  26. 如請求項19所述之裝置，更包括一膠囊托座，其為了收納一列印膠囊而安裝於前述可旋轉托盤上，前述列印膠囊包括一計量樹脂體積，其對應於所製造物體之一有限數量。
  27. 如請求項26所述之裝置，其中前述膠囊托座包括一柱塞，其用於接合前述列印膠囊並施加壓力，以將樹脂從前述列印膠囊注入前述樹脂器皿中。
  28. 如請求項24所述之裝置，其中前述等照明及樹脂器皿托盤固定，從而分別防止前述照明裝置及樹脂器皿旋轉。
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