3D打印树脂义齿的后处理设备和方法与流程

本发明属于牙科增材制造领域，具体是一种对3d打印树脂义齿进行后处理的设备和方法，将义齿修复体的支撑去除，并完成清洁。

背景技术：

随着牙科加工进入数字化时代，越来越多的牙科加工企业开始采用数字化加工方式来取代传统的手工操作。增材制造又称3d打印，能够成型复杂形状零件、成型精度高、节约材料，具有复杂物品成型的成本优势，能够进行个性化定制服务，简化了生产流程，而且生产过程中节能环保，已经成为了牙科加工行业一种主流的加工方法。

光固化立体成型(stereolithographyappearance，sla)能够成型复杂形状的树脂义齿，被广泛应用于加工牙科蜡型、树脂模型和导板等修复体，成型精度高、效率快，省去了手工制作蜡型的工序。由于义齿形状复杂，为了保证光固化成型顺利，需要给义齿添加蜡型支撑。成型结束后需要将树脂义齿的蜡型支撑完全去除，才能进行下一步使用。

目前的树脂义齿后处理存在以下问题：

1、树脂义齿后处理包含烘烤、清洗和晾干等多个步骤，需要用到不同的独立设备，工序较多，需要有人员值守，清洗过程不能连续，比较耗费人力和时间。

2、烘烤时间和温度是统一的，但义齿的大小和支撑的多少是不一样的。这样可能就会导致有的支撑已经融化，但有的还没完全熔化。一直加热烘烤的话，会导致部分树脂义齿因受热不均匀发生变形。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种3d打印树脂义齿的后处理设备和方法，实现后处理工序的连续进行，并且针对不同大小的树脂义齿进行独立烘烤，防止其发生变形。

本发明公开的3d打印树脂义齿的后处理设备，包括零件放置架、升降机构、移动导轨以及依次排列设置的烘烤仓、清洗仓和风干冷却仓，所述移动导轨沿烘烤仓、清洗仓和风干冷却仓的排列方向设置，所述零件放置架通过升降机构设置于移动导轨上；

所述烘烤仓包括至少两个独立烘烤区，各独立烘烤区分别设置有加热元件，所述零件放置架对应各独立烘烤区分别设置有零件放置区。

优选地，所述烘烤仓内设置有竖向隔板，所述竖向隔板将烘烤仓分隔为至少两个所述独立烘烤区，所述零件放置架包括有至少两组与独立烘烤区相匹配的网笼，相邻网笼之间具有可以容纳竖向隔板的间隙，所述网笼内部空间形成所述零件放置区。

优选地，所述网笼内设置有至少一层横向分层件，所述横向分层件将网笼分隔为多层结构。

优选地，所述加热元件沿竖向隔板和烘烤仓的侧壁设置。

优选地，所述横向分层件为倾斜隔板，所述倾斜隔板与水平面的夹角为5°-20°。

优选地，所述零件放置架的外围设置有镂空网，所述零件放置架内设置有横向隔板，所述横向隔板将零件放置架分隔为至少两层所述零件放置区，所述加热元件对应各零件放置区设置于烘烤仓的侧面；

当零件放置架位于烘烤仓内时，所述横向隔板将烘烤仓分隔为至少两个所述独立烘烤区。

优选地，所述横向隔板倾斜设置并且与水平面的夹角为5°-20°，

当零件放置架位于烘烤仓内时，所述横向隔板的低端与烘烤仓内壁之间具有缝隙。

优选地，所述横向隔板包括多个转动条板，所述转动条板两端通过转动轴与零件放置架转动连接，所述转动轴上设置转动轮，各转动条板的转动轮铰接于连杆上并通过连杆传动连接，至少一个位于边侧的转动轮为齿轮，所述清洗仓和风干冷却仓内对应齿轮设置有竖向齿条。

优选地，所述连杆与零件放置架之间连接有复位弹簧。

优选地，所述烘烤仓底部设置有蜡回收盘。

优选地，所述清洗仓包括依次设置的溶剂溶解仓、洗涤剂清洗仓和纯净水清洗仓。

优选地，所述溶剂溶解仓、洗涤剂清洗仓和纯净水清洗仓分别设置有加热元件，所述溶剂溶解仓内设置有超声波发生器，所述洗涤剂清洗仓和纯净水清洗仓内设置有旋流器。

优选地，所述烘烤仓和清洗仓的开口形状大小一致，所述零件放置架顶部设置有盖板，所述盖板的形状大小与烘烤仓的开口相匹配。

本发明公开的3d打印树脂义齿的后处理方法，采用所述的3d打印树脂义齿的后处理设备，包括如下步骤：

烘烤融化支撑蜡：将打印完成后的树脂义齿的各个零件依据大小分别放入零件放置架的各零件放置区，将零件放置架沿移动轨道移动至烘烤仓的上方，再通过升降机构将零件放置架放入烘烤仓内，通过烘烤熔化零件的支撑蜡，各零件放置区内的零件分别位于各独立烘烤区，依据树脂义齿的大小分别控制各独立烘烤区的烘烤温度或者保温时间，烘烤完成后，通过升降结构将零件放置架升起；

清洗零件：沿移动轨道将零件放置架移动至清洗仓上方，通过升降机构将零件放置架放入清洗仓内，对零件进行清洗，清洗完成后，通过升降结构将零件放置架升起；

风干冷却零件：沿移动轨道将零件放置架移动至风干冷却仓上方，通过升降机构将零件放置架放入风干冷却仓内，对零件进行风干冷却，风干冷却完成后，通过升降结构将零件放置架升起，完成树脂义齿的后处理，取出零件。

优选地，所述零件放置架包含3个零件放置区，3个零件放置区分别放置大型零件、中型零件和小型零件，所述烘烤仓对应设置有3个独立烘烤区；

在烘烤熔化支撑蜡时，3个独立烘烤区的温度设置为60-65℃，放置大型零件的独立烘烤区保温时间为15-18分钟，放置中型零件的独立烘烤区保温时间为10-13分钟，放置小型零件的独立烘烤区保温时间为5-8分钟。

优选地，所述清洗仓包括依次设置的溶剂溶解仓、洗涤剂清洗仓和纯净水清洗仓，零件放置架内的零件依次进入溶剂溶解仓、洗涤剂清洗仓和纯净水清洗仓进行有机溶剂溶解、洗涤剂清洗和纯净水清洗；

有机溶剂溶解：溶剂溶解仓内装有溶解支撑蜡的有机溶剂并设置有超声波发生器，有机溶剂温度为50-55℃，超声波频率为100-130khz，清洗时间为5-8分钟；

洗涤剂清洗：洗涤剂清洗仓内装有洗涤剂并设置有旋流器，通过旋流器搅动洗涤剂提高清洗效率，洗涤剂温度为40-45℃，清洗时间为5-8min；

纯净水清洗：纯净水清洗仓内装有去离子纯净水并设置有旋流器，通过旋流器搅动纯净水提高清洗效率，洗涤剂温度为40-45℃，清洗时间为5-8min。

优选地，所述风干冷却仓内设置冷却风扇，在风干冷却零件时，通过冷却风扇加速冷却和风干，风干冷却时间为5-8分钟。

本发明的有益效果是：该后处理设备将3d打印树脂义齿后处理的各工作仓排列设置，通过移动导轨和升降机构将零件依次移动到各工作仓，提高了后处理的连续性和处理效率，并且易于实现自动化控制；烘烤仓内对应各零件放置区分别设置独立烘烤区，可以根据各零件放置区内的义齿的大小和支撑的多少进行独立控温，防止部分零件因过分烘烤而出现变形问题。

附图说明

图1是本发明的整体示意图；

图2是独立烘烤区的一种实施方式示意图；

图3是独立烘烤区的另一种实施方式的示意图；

图4是转动条板处于拼合状态的示意图；

图5是转动条板处于打开状态的示意图。

附图标记：零件放置架1，盖板11，镂空网12，横向隔板13，网笼14，倾斜隔板15，升降机构2，移动导轨3，烘烤仓4，独立烘烤区41，加热元件42，竖向隔板43，蜡回收盘44，溶剂溶解仓5，超声波发生器51，洗涤剂清洗仓6，旋流器61，纯净水清洗仓7，风干冷却仓8，冷却风扇81，转动条板9，转动轮91，齿轮92，连杆93，齿条94，复位弹簧95，转动轴96。

具体实施方式

下面对本发明进一步说明。

本发明公开的3d打印树脂义齿的后处理设备，包括零件放置架1、升降机构2、移动导轨3以及依次排列设置的烘烤仓4、清洗仓和风干冷却仓8，所述移动导轨3沿烘烤仓4、清洗仓和风干冷却仓8的排列方向设置，所述零件放置架1通过升降机构2设置于移动导轨3上；

所述烘烤仓4包括至少两个独立烘烤区41，各独立烘烤区41分别设置有加热元件42，所述零件放置架1对应各独立烘烤区41分别设置有零件放置区。

采用该设备进行3d打印树脂义齿的后处理方法包括如下步骤：

烘烤融化支撑蜡：将打印完成后的树脂义齿的各个零件依据大小分别放入零件放置架1的各零件放置区，将零件放置架1沿移动轨道移动至烘烤仓4的上方，再通过升降机构2将零件放置架1放入烘烤仓4内，通过烘烤熔化零件的支撑蜡，各零件放置区内的零件分别位于各独立烘烤区41，依据树脂义齿的大小分别控制各独立烘烤区41的烘烤温度或者保温时间，烘烤完成后，通过升降结构将零件放置架1升起；

清洗零件：沿移动轨道将零件放置架1移动至清洗仓上方，通过升降机构2将零件放置架1放入清洗仓内，对零件进行清洗，清洗完成后，通过升降结构将零件放置架1升起；

风干冷却零件：沿移动轨道将零件放置架1移动至风干冷却仓8上方，通过升降机构2将零件放置架1放入风干冷却仓8内，对零件进行风干冷却，风干冷却完成后，通过升降结构将零件放置架1升起，完成树脂义齿的后处理，取出零件。

其中升降机构2可以是电动、气动或者液压伸缩杆、丝杠机构等等；移动导轨3可以设置于工作仓的一侧，也可以如图1所示架设于各工作仓的上方；加热元件42可以采用常用的电热丝、云母发热片，陶瓷发热片等，当然除了电加热外，条件便利还可采用如蒸汽管道等其他加热方式。该后处理设备除了采用人工控制外，还可以采用自动控制，例如设置人机交互控制器，在人机交互控制器内预先设定用于控制设备的各项参数，人机交互控制器自动控制零件放置架1的运动和各工作仓的运行，从而实现树脂义齿的后处理的自动化连续进行。各工作仓可以设置于一个大型的壳体内，壳体的一端设置设备入口，用于放入零件，另一端设置设备出口，用于取出零件，以加强设备的整体性。

3d打印树脂义齿多用于个性化定制服务，多数情况下会同时打印出一套或者几套树脂义齿零件，一套零件中通常包含大小不同的多个零件，零件大小的不同则意味着其蜡型支撑的量的不同，若将这些大小不同的零件同时进行烘烤，对于蜡型支撑较多的零件需要较长时间的烘烤才能保证其熔化完全，而蜡型支撑早已熔化完全的零件在长时间的烘烤下容易出现变形问题。因此，为保证质量不能将大小不同的零件同时进行后处理，而若根据零件大小分批进行后处理的话，一套树脂义齿零件就需要分多批处理，无疑会大大降低效率。本发明针对这个问题，在烘烤仓4设置至少两个独立烘烤区41，并在零件放置架1设置对应数量的零件放置区，依据大小将零件分别放入不同的零件放置区，当烘烤零件时，不同大小的零件分别在不同的独立烘烤区41，依据该独立烘烤区41内的零件大小分别控制各独立烘烤区41的烘烤温度或者保温时间，例如对于较大的零件所在的独立烘烤区41可以适当延长烘烤时间或者略微提高烘烤温度，对于较小的零件则适当缩短烘烤时间，使零件均能达到最佳的烘烤效果，在完全融化蜡型支撑的同时，有效防止部分零件因过度烘烤而出现变形问题。

蜡型支撑熔化后会形成液态蜡，为了回收这些液态蜡，所述烘烤仓4底部设置有蜡回收盘44，还可以在烘烤仓4上设置可开闭的回收盘取出口，当烘烤完成后，可以从回收盘取出口取出蜡回收盘44。

如图2和3所示的实施例中，所述零件放置架1包含3个零件放置区，3个零件放置区分别放置大型零件、中型零件和小型零件，所述烘烤仓4对应设置有3个独立烘烤区41；其中大型零件例如是上颌支架，中型零件例如是5颗以上的牙桥和下颌支架，小型零件例如是牙冠、5颗以下的牙桥和附着体等。

因提高烘烤温度会加大零件变形的风险，因此优选方式是通过对不同的独立烘烤区41设置不同的烘烤时间在实现最佳烘烤效果，作为一个优选实施方式，在烘烤熔化支撑蜡时，3个独立烘烤区41的温度设置为60-65℃，放置大型零件的独立烘烤区41保温时间为15-18分钟，放置中型零件的独立烘烤区41保温时间为10-13分钟，放置小型零件的独立烘烤区41保温时间为5-8分钟。

在烘烤仓4中设置多个独立烘烤区41的具体方式可以如图2所示，所述零件放置架1的外围设置有镂空网12，所述零件放置架1内设置有横向隔板13，所述横向隔板13将零件放置架1分隔为至少两层所述零件放置区，所述加热元件42对应各零件放置区设置于烘烤仓4的侧面；

当零件放置架1位于烘烤仓4内时，所述横向隔板13将烘烤仓4分隔为至少两个所述独立烘烤区41。

此种方式简单易行，仅需在烘烤仓4对应位置分别设置加热元件42，零件放置架1的横向隔板13在烘烤仓4中分隔出多个独立烘烤区41，横向隔板13优选采用隔热效果良好的材质。为了便于熔化后的液态蜡滴落至烘烤仓4底部的回收盘，所述横向隔板13倾斜设置并且与水平面的夹角为5°-20°，其中最佳为15°。为防止各独立烘烤区41温度相互影响，独立烘烤区41相对密闭，但是为了使上层的液态蜡能够滴落至烘烤仓4底部，当零件放置架1位于烘烤仓4内时，所述横向隔板13的低端与烘烤仓4内壁之间具有缝隙。虽然如此会使得各独立烘烤区41不能完全隔离，但是该缝隙并不足以使一个独立烘烤区41的加热对另一个独立烘烤区的零件产生变形影响；此外可以将加热元件42设置于远离缝隙的位置，以进一步降低各独立烘烤区的相互影响。

上述设置独立烘烤区41的方式虽然较为简单，但是在零件放置架1中设置有横向隔板13，在清洗仓和风干冷却仓8中，横向隔板13会一定程度上影响液体流动或者气体流动，降低清洗及风干效果。为了解决这一问题，如图4和5所示的实施例中，所述横向隔板13包括多个转动条板9，所述转动条板9两端通过转动轴96与零件放置架1转动连接，所述转动轴96上设置转动轮91，各转动条板9的转动轮91铰接于连杆93上并通过连杆93传动连接，至少一个位于边侧的转动轮91为齿轮92，所述清洗仓和风干冷却仓8内对应齿轮92设置有竖向齿条94。在烘烤仓4中，转动条板9拼合成密闭的横向隔板13，在各独立烘烤区41之间形成隔离作用，当在清洗仓和风干冷却仓8内时，在零件放置架1下将过程中，转动条板9中的齿轮92与仓内的竖向齿条94相互作用，通过连杆93和转动轮91带动各转动条板9转动至竖向或者斜向位置，从而使原本的横向隔板13转变为具有条形孔的筛板，水流或者气流就可以不再受限，可提高零件清洗和风干冷却的效率。在拼合状态时，转动条板9可以是相互搭接在一起，也可以是直接对接，若采用直接对接的方式，则可以将转动条板9侧面设置成一定斜度，以防止卡阻。转动条板9的数量及宽度可以根据实际情况设置，只要不影响零件的放置，并且其处于打开状态时，零件不掉落即可，还可在转动条板9上增设一层不阻碍其转动的网板，用于放置零件，避免零件直接放置于转动条板9上，转动条板9转动过程中夹住零件或者造成零件掉落。

为了确保转动条板9在烘烤仓4内处于拼合状态，而在清洗仓和风干冷却仓8内处于非拼合的打开状态，所述连杆93与零件放置架1之间连接有复位弹簧95。在转动条板9处于自然状态时，转动条板9保持拼合状态，在清洗仓和风干冷却仓8内，齿轮92与竖向齿条94相互作用下，转动条板9处于打开状态，当齿轮92离开竖向齿条94后，在复位弹簧95的作用下，转动条板9恢复到拼合状态。

除了上述设置独立烘烤区41的方式外，本发明还提供另一种设置独立烘烤区41的方式，如图3所示，所述烘烤仓4内设置有竖向隔板43，所述竖向隔板43将烘烤仓4分隔为至少两个所述独立烘烤区41，所述零件放置架1包括有至少两组与独立烘烤区41相匹配的网笼14，相邻网笼14之间具有可以容纳竖向隔板43的间隙，所述网笼14内部空间形成所述零件放置区。

由于零件放置架1是由上至下进入烘烤仓4的，因此在烘烤仓4内设置竖向隔板43，既能保证独立烘烤区41的分隔效果，又不妨碍零件放置架1的进出。竖向隔板43与横向隔板13相似，也优选采用隔热材质。零件放置架1设置与独立烘烤区41相匹配的网笼14，用以分别放置不同大小的零件，再分别进入对应的独立烘烤区41，实现不同大小零件的独立烘烤。在烘烤仓4内设置竖向隔板43的优势在于，可以加强各独立烘烤区41的隔离效果，而采用了网笼14放置零件，在清洗仓和风干冷却仓8中，也能保障水流和气流的顺畅流通。网笼14可以采用可拆卸取放的方式设置于零件放置架1内，以便于零件的装入和取出。

为了增加网笼14放置零件的数量，所述网笼14内设置有至少一层横向分层件，所述横向分层件将网笼14分隔为多层结构，在每层网笼14内，可以分别放置零件，但是需要注意同一组的网笼14内所放置的零件大小要相似，以方便控制加热温度或者时间。横向分层件可以采用镂空的筛网也可采用密闭的隔板，筛网虽然有利于水流或者气流的流动，但是在烘烤时，上层熔化的液态蜡会滴落至下层的零件上，加大其清洗的难度，因此作为优选方式，所述横向分层件为倾斜隔板15，所述倾斜隔板15与水平面的夹角为5°-20°，最优为15°，使上层的液态蜡通过倾斜隔板15导流至网笼14的一侧流出，以防止其滴落至下层的零件上。虽然采用的倾斜隔板15的形式，但是由于相邻两组网笼14的倾斜隔板15之间具有一定的间隙可供水流和气流通过，因此，倾斜隔板15对于清洗和风干的影响是十分微小的，当然也可以将倾斜隔板15设置为上述转动条板9的拼合形式，利用转动条板9的打开提高水流或者气流的通畅性，具体设置方式与上文横向隔板13的设置方式相同。

若网笼14为分层结构，则所述加热元件42沿竖向隔板43和烘烤仓4的侧壁设置，可以更为均匀地对每层零件实现加热烘烤。

清洗仓主要的清洗对象是熔化后残留的蜡，为了加强清洗效果，所述清洗仓包括依次设置的溶剂溶解仓5、洗涤剂清洗仓6和纯净水清洗仓7。

零件放置架1内的零件依次进入溶剂溶解仓5、洗涤剂清洗仓6和纯净水清洗仓7进行有机溶剂溶解、洗涤剂清洗和纯净水清洗；

有机溶剂溶解：溶剂溶解仓5内装有溶解支撑蜡的有机溶剂并设置有超声波发生器51，有机溶剂温度为50-55℃，超声波频率为100-130khz，清洗时间为5-8分钟，有机溶剂可以采用丁烷或汽油等饱和烃有机溶剂，在溶剂溶解仓5内增加超声波能有效将残留的蜡层分散剥离，提高溶解效率和效果；

洗涤剂清洗：洗涤剂清洗仓6内装有洗涤剂并设置有旋流器61，通过旋流器61搅动洗涤剂提高清洗效率，洗涤剂温度为40-45℃，清洗时间为5-8min，洗涤剂则可以采用有效成分为烷基磺酸钠的品种，洗涤剂可以洗去零件表面的其余残留物；

纯净水清洗：纯净水清洗仓7内装有去离子纯净水并设置有旋流器61，通过旋流器61搅动纯净水提高清洗效率，纯净水温度为40-45℃，清洗时间为5-8min，纯净水可以将残留的洗洁剂等物质冲刷干净。

在洗涤完成后，零件进入风干冷却仓8，所述风干冷却仓8内设置冷却风扇81，在风干冷却零件时，通过冷却风扇81加速冷却和风干，风干冷却时间为5-8分钟。

在零件烘烤过程中，烘烤仓4必须关闭，在零件清洗过程中，清洗仓最好也要关闭，防止液体溅出。一般设备的开闭门或者盖板设置于工作仓上，但是由于零件放置架1连接有升降机构2。若在烘烤仓4及清洗仓上设置开闭的仓门，不但结构更加复杂，而且会与升降机构2位置相互冲突，为此，如图1所示的实施例中，所述烘烤仓4和清洗仓的开口形状大小一致，所述零件放置架1顶部设置有盖板11，所述盖板11的形状大小与烘烤仓4的开口相匹配。当零件放置架1位于烘烤仓4内时，盖板11将烘烤仓4开口密闭，充当烘烤仓4的仓门，确保烘烤仓4的温控效果，当零件放置架1位于清洗仓内时，盖板11则充当清洗仓的仓门；若清洗仓包含有溶剂溶解仓5、洗涤剂清洗仓6和纯净水清洗仓7，则盖板11可以分别与这些工作仓的开口配合，在其工作状态时实现密闭，防止液体溅出；此外，若有必要盖板11还可充当风干冷却仓8的仓门。