一种义齿蜡型DLP光固化3D打印方法专利检索- 牙科;口腔或牙齿卫生的装置或方法专利检索查询-专利查询网

一种义齿蜡型DLP光固化3D打印方法
申请号	CN201710200627.5	申请日	2017-03-30	公开(公告)号	CN106863782A	公开(公告)日	2017-06-20
申请人	深圳市家鸿口腔医疗股份有限公司;			发明人	高峰; 曾胜山; 郭川竹; 孙俊;
摘要	本发明公开了一种义齿蜡型DLP光固化 3D打印方法，该方法包括：第一、获取义齿蜡型的三维数字模型，利用CAD/CAM 软件将义齿蜡型的三维数字模型按照预定的厚度进行分层，制作多个分层图像；第二、将第一步骤中制作的多个分层图像输入义齿蜡型DLP光固化3D 打印机；第三、控制单元控制工作台驱动装置带动工作台进入材料腔，使工作台的底面与材料腔的底部水平内壁面之间的距离为第一步骤中预定的一个分层的厚度，工作台的底面与材料腔的底部水平内壁面之间的空隙充满光敏材料液体；开启LED阵列中的部分LED发光二极管，使光敏材料液体光固化，完成分层图像的制作，最终完成义齿蜡型的制作。
权利要求	1.一种义齿蜡型DLP光固化3D打印方法，其特征在于，所述义齿蜡型DLP光固化3D打印方法包括以下步骤：第一、获取义齿蜡型的三维数字模型，利用CAD/CAM 软件将义齿蜡型的三维数字模型按照预定的厚度进行分层，制作多个分层图像；第二、将第一步骤中制作的多个分层图像输入义齿蜡型DLP光固化3D 打印机；其中，所述的义齿蜡型DLP光固化3D打印机包括材料腔、工作台、工作台驱动装置、控制单元和光源，所述的工作台设置在材料腔的上方，所述的光源设置在材料腔的下方，所述的光源包括LED安装板和LED阵列，所述的LED阵列安装在所述的LED安装板上；所述的材料腔内装有光敏材料液体；所述的工作台与所述的工作台驱动装置连接，所述的工作台驱动装置能够带动所述工作台在前后、左右和上下这三个维度上自由运动；所述的工作台驱动装置和所述的光源分别与所述的控制单元连接，所述的控制单元控制所述的工作台驱动装置进而控制所述的工作台的运动方向、运动距离和运动速度；所述的控制单元还控制所述光源的光强和温度；第三、所述的控制单元控制所述的工作台驱动装置带动所述的工作台进入所述的材料腔，使所述的工作台的底面与所述的材料腔的底部水平内壁面之间的距离为第一步骤中预定的一个分层的厚度，所述的工作台的底面与所述的材料腔的底部水平内壁面之间的空隙充满光敏材料液体；所述的控制单元进一步控制所述光源开启LED阵列中的部分LED发光二极管，被开启LED 发光二极管与所述的义齿蜡型DLP光固化3D打印机接收到的多个分层图像中的第一个相对应，LED发光二极管发出的光线使所述的工作台的底面与所述的材料腔的底部水平内壁面之间的光敏材料液体光固化，完成第一个分层图像的制作；随后所述的控制单元控制所述的工作台驱动装置带动所述的工作台逐渐上升，每上升一个预定的分层厚度则所述的控制单元控制所述光源开启LED阵列中的与对应的分层图像相对应的部分LED发光二极管，逐层完成所有分层图像的制作，最终完成义齿蜡型的制作。 2.如权利要求1所述的义齿蜡型DLP光固化3D打印方法，其特征在于，所述的控制单元包括总线、RAM、ROM、CPU和GPU，所述的RAM、ROM、CPU和GPU通过总线实现相互之间的连接； CPU用于启动控制单元的操作系统，ROM中存储有用于启动控制单元的操作系统的命令集；当接通电源并输入开机命令时，CPU根据存储在ROM中的命令将操作系统从ROM中拷贝到RAM中并运行操作系统，当操作系统启动以后，CPU将多个程序拷贝到RAM中并运行这些程序，从而实现控制所述的工作台驱动装置进而控制所述的工作台的运动方向、运动距离和运动速度以及控制所述光源的光强和温度。 3.如权利要求1或2所述的义齿蜡型DLP光固化3D打印方法，其特征在于，所述的CPU还用于控制所述GPU产生坐标值、形状数值、大小数值和颜色数值并存储在缓冲装置中，缓冲装置与所述的CPU双向通信，根据GPU产生的坐标值、形状数值、大小数值和颜色数值在显示装置上显示图像。 4.如权利要求3所述的义齿蜡型DLP光固化3D打印方法，其特征在于，所述的显示装置与所述的控制单元电连接，显示装置用于向用户显示所述的义齿蜡型DLP光固化3D打印机的运行图像。 5.如权利要求1所述的义齿蜡型DLP光固化3D打印方法，其特征在于，所述的控制单元还与水平检测传感器电连接，水平检测传感器用于检测所述的材料腔内的光敏材料液体的液位。 6.如权利要求1所述的义齿蜡型DLP光固化3D打印方法，其特征在于，所述的控制单元还与通信单元电连接，所述的通信单元包括WIFI芯片、蓝牙芯片、NFC芯片和无线通信芯片，所述的通信单元用于与外部设备实现通信，所述的无线通信芯片支持IEEE、Zigbee、3G、 3GPP和LTE通信标准。 7.如权利要求1所述的义齿蜡型DLP光固化3D打印方法，其特征在于，所述的LED发光二极管为紫外线LED发光二极管。 8.如权利要求1所述的义齿蜡型DLP光固化3D打印方法，其特征在于，所述的LED阵列中的每一个LED发光二极管均由所述的控制单元单独控制，从而使被开启LED发光二极管与所述的义齿蜡型DLP光固化3D打印机接收到的多个分层图像中的任意一个逐层地相对应。 9.如权利要求1所述的义齿蜡型DLP光固化3D打印方法，其特征在于，所述的控制单元在所述的义齿蜡型DLP光固化3D打印机的运行过程中实时地获取所述光源的温度，当所述光源的温度超过预定值时，所述的控制单元强行关闭光源，从而使光源冷却，避免温度过高的光源损坏制作中的义齿蜡型。
说明书全文	一种义齿蜡型DLP光固化3D打印方法技术领域 [0001] 本发明涉及义齿蜡型自动加工技术领域，具体涉及一种义齿蜡型DLP光固化3D打印方法。背景技术 [0002] 失蜡铸造法是口腔金属修复体制作的传统方法，目前使用最为广泛。其中，义齿蜡型的制作是口腔金属修复体制作的关键，对制作技术的要求最高，也是整个口腔金属修复体制作过程中最费时费力的环节。义齿蜡型的形态复杂、结构精细、精度要求高，传统的手工制作方式不但耗时长、劳动强度大，而且无法保证最终获得的义齿的精度，手工制作方式受外界不稳定因素影响多，往往难以实现一些精巧复杂的设计。 [0003] 义齿蜡型的机械加工方法包括数控切削加工和快速成形技术。数控切削加工的成本高，无法在临床上推广使用。而且义齿蜡型的形状不规则、变化大，且存在很多细小的结构，目前的数控切削加工工艺水平在技术上无法达到临床上使用的要求。快速成形技术包括激光选区熔化技术和数字光处理技术。 [0004] 激光选区熔化(Selective Laser Melting，SLM)技术借助于计算机辅助设计(Computer Aided Design，CAD)与制造，基于离散-分层-叠加的原理，利用高能激光束可以将金属粉末材料直接成形为致密的三维实体零件，成形过程不需要任何工装模具，也不受零件形状复杂程度的限制，是当今世界最先进的、发展速度最快的金属增材制造(Metal Addative Manufacturing，MAM)技术之一。 [0005] 虽然激光选区熔化技术基本满足了口腔临床对金属修复体快速、高效、精确加工的要求，但制作成本高、金属粉末的选择范围有限，现有的激光光斑大小还不能完全满足修复体的细节制作，而且在制作复杂支架时可能会存在翘曲变形，因此在临床推广受到了一定限制。 [0006] 数字光处理技术(Digital Light Processing，DLP)于1993年由美国TI公司发明，该技术最初应用在投影显示方面，相比CRT、LCD技术的投影机，具有图像更加清晰、色彩更加丰富、图像亮度及对比度更高等优势。目前，DLP技术以扩展到3D 打印机领域，以DLP技术发展出的3D打印技术具有打印速度快、打印精度高等特点。发明内容 [0007] 为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供一种义齿蜡型DLP光固化3D打印方法，提高了制造效率，能够单独控制光源的光强和温度，避免损坏加工的义齿蜡型。 [0008] 为实现上述目的，本发明所述的义齿蜡型DLP光固化3D打印方法包括以下步骤： [0009] 第一、获取义齿蜡型的三维数字模型，利用CAD/CAM 软件将义齿蜡型的三维数字模型按照预定的厚度进行分层，制作多个分层图像； [0010] 第二、将第一步骤中制作的多个分层图像输入义齿蜡型DLP光固化3D打印机； [0011] 其中，所述的义齿蜡型DLP光固化3D打印机包括材料腔、工作台、工作台驱动装置、控制单元和光源，所述的工作台设置在材料腔的上方，所述的光源设置在材料腔的下方，所述的光源包括LED安装板和LED阵列，所述的LED阵列安装在所述的LED安装板上；所述的材料腔内装有光敏材料液体；所述的工作台与所述的工作台驱动装置连接，所述的工作台驱动装置能够带动所述工作台在前后、左右和上下这三个维度上自由运动；所述的工作台驱动装置和所述的光源分别与所述的控制单元连接，所述的控制单元控制所述的工作台驱动装置进而控制所述的工作台的运动方向、运动距离和运动速度；所述的控制单元还控制所述光源的光强和温度； [0012] 第三、所述的控制单元控制所述的工作台驱动装置带动所述的工作台进入所述的材料腔，使所述的工作台的底面与所述的材料腔的底部水平内壁面之间的距离为第一步骤中预定的一个分层的厚度，所述的工作台的底面与所述的材料腔的底部水平内壁面之间的空隙充满光敏材料液体；所述的控制单元进一步控制所述光源开启LED阵列中的部分LED发光二极管，被开启LED 发光二极管与所述的义齿蜡型DLP光固化3D打印机接收到的多个分层图像中的第一个相对应，LED发光二极管发出的光线使所述的工作台的底面与所述的材料腔的底部水平内壁面之间的光敏材料液体光固化，完成第一个分层图像的制作；随后所述的控制单元控制所述的工作台驱动装置带动所述的工作台逐渐上升，每上升一个预定的分层厚度则所述的控制单元控制所述光源开启LED阵列中的与对应的分层图像相对应的部分LED发光二极管，逐层完成所有分层图像的制作，最终完成义齿蜡型的制作。 [0013] 所述的控制单元包括总线、RAM、ROM、CPU和GPU，所述的RAM、ROM、CPU和GPU通过总线实现相互之间的连接；CPU用于启动控制单元的操作系统，ROM中存储有用于启动控制单元的操作系统的命令集；当接通电源并输入开机命令时，CPU根据存储在ROM中的命令将操作系统从ROM中拷贝到RAM中并运行操作系统，当操作系统启动以后，CPU将多个程序拷贝到RAM中并运行这些程序，从而实现控制所述的工作台驱动装置进而控制所述的工作台的运动方向、运动距离和运动速度以及控制所述光源的光强和温度。 [0014] 所述的CPU还用于控制所述GPU产生坐标值、形状数值、大小数值和颜色数值并存储在缓冲装置中，缓冲装置与所述的CPU双向通信，根据GPU产生的坐标值、形状数值、大小数值和颜色数值在显示装置上显示图像。 [0015] 所述的显示装置与所述的控制单元电连接，显示装置用于向用户显示所述的义齿蜡型DLP光固化3D打印机的运行图像。 [0016] 所述的控制单元还与水平检测传感器电连接，水平检测传感器用于检测所述的材料腔内的光敏材料液体的液位。 [0017] 所述的控制单元还与通信单元电连接，所述的通信单元包括WIFI芯片、蓝牙芯片、NFC芯片和无线通信芯片，所述的通信单元用于与外部设备实现通信，所述的无线通信芯片支持IEEE、Zigbee、3G、3GPP和LTE通信标准。 [0018] 所述的LED发光二极管为紫外线LED发光二极管。 [0019] 所述的LED阵列中的每一个LED发光二极管均由所述的控制单元单独控制，从而使被开启LED发光二极管与所述的义齿蜡型DLP光固化3D打印机接收到的多个分层图像中的任意一个逐层地相对应。 [0020] 所述的控制单元在所述的义齿蜡型DLP光固化3D打印机的运行过程中实时地获取所述光源的温度，当所述光源的温度超过预定值时，所述的控制单元强行关闭光源，从而使光源冷却，避免温度过高的光源损坏制作中的义齿蜡型。 [0021] 本发明所述的义齿蜡型DLP光固化3D打印方法较传统制造方式极大地提高了制造效率，为患者节省了大量治疗时间。本发明所述的义齿蜡型DLP光固化3D打印方法采用的DLP光固化3D打印机能够单独控制光源的光强和温度，避免损坏加工的义齿蜡型。附图说明 [0022] 图1是本发明所述的DLP光固化3D打印机的整体结构示意图。 [0023] 图2是所述DLP光固化3D打印机的控制单元结构示意图。 [0024] 图3是所述DLP光固化3D打印机的光源结构示意图。具体实施方式 [0025] 以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。 [0026] 如图1至图3所示，本发明所述的义齿蜡型DLP光固化3D打印方法包括以下步骤： [0027] 第一、获取义齿蜡型的三维数字模型，利用CAD/CAM软件将义齿蜡型的三维数字模型按照预定的厚度进行分层，制作多个分层图像； [0028] 第二、将第一步骤中制作的多个分层图像输入义齿蜡型DLP光固化3D打印机； [0029] 其中，所述的义齿蜡型DLP光固化3D打印机包括材料腔10、工作台20、工作台驱动装置30、控制单元50和光源100，所述的工作台20设置在材料腔10的上方，所述的光源100设置在材料腔10的下方，所述的光源100包括LED安装板110和LED阵列120，所述的LED阵列120安装在所述的LED安装板110上；所述的材料腔10内装有光敏材料液体；所述的工作台20与所述的工作台驱动装置30连接，所述的工作台驱动装置30能够带动所述工作台20在前后、左右和上下这三个维度上自由运动；所述的工作台驱动装置30和所述的光源100分别与所述的控制单元50连接，所述的控制单元50控制所述的工作台驱动装置30进而控制所述的工作台20的运动方向、运动距离和运动速度；所述的控制单元50还控制所述光源100的光强和温度； [0030] 第三、所述的控制单元50控制所述的工作台驱动装置30带动所述的工作台20进入所述的材料腔10，使所述的工作台20的底面与所述的材料腔10的底部水平内壁面之间的距离为第一步骤中预定的一个分层的厚度，所述的工作台20的底面与所述的材料腔10的底部水平内壁面之间的空隙充满光敏材料液体；所述的控制单元50进一步控制所述光源100开启LED阵列120中的部分LED发光二极管，被开启LED发光二极管与所述的义齿蜡型DLP光固化3D打印机接收到的多个分层图像中的第一个相对应，LED发光二极管发出的光线使所述的工作台20的底面与所述的材料腔10的底部水平内壁面之间的光敏材料液体光固化，完成第一个分层图像的制作；随后所述的控制单元50控制所述的工作台驱动装置30带动所述的工作台20逐渐上升，每上升一个预定的分层厚度则所述的控制单元50控制所述光源100开启LED阵列120中的与对应的分层图像相对应的部分LED发光二极管，逐层完成所有分层图像的制作，最终完成义齿蜡型S的制作。 [0031] 所述的控制单元50包括总线55、RAM51、ROM52、CPU53和GPU54，所述的RAM51、ROM52、CPU53和GPU54通过总线55实现相互之间的连接；CPU53用于启动控制单元50的操作系统，ROM52中存储有用于启动控制单元50的操作系统的命令集；当接通电源并输入开机命令时，CPU53根据存储在ROM52中的命令将操作系统从ROM52中拷贝到RAM51中并运行操作系统，当操作系统启动以后，CPU53将多个程序拷贝到RAM51中并运行这些程序，从而实现控制所述的工作台驱动装置30进而控制所述的工作台20的运动方向、运动距离和运动速度以及控制所述光源100的光强和温度。 [0032] 所述的CPU53还用于控制所述GPU54产生坐标值、形状数值、大小数值和颜色数值并存储在缓冲装置80中，缓冲装置80与所述的CPU53双向通信，根据GPU54产生的坐标值、形状数值、大小数值和颜色数值在显示装置60上显示图像。 [0033] 所述的显示装置60与所述的控制单元50电连接，显示装置60用于向用户显示所述的义齿蜡型DLP光固化3D打印机的运行图像。 [0034] 所述的控制单元50还与水平检测传感器70电连接，水平检测传感器70用于检测所述的材料腔10内的光敏材料液体的液位。 [0035] 所述的控制单元50还与通信单元90电连接，所述的通信单元90包括WIFI芯片91、蓝牙芯片92、NFC芯片93和无线通信芯片94，所述的通信单元90用于与外部设备实现通信，所述的无线通信芯片94支持IEEE、Zigbee、3G、3GPP和LTE通信标准。 [0036] 所述的LED发光二极管为紫外线LED发光二极管。 [0037] 所述的LED阵列120中的每一个LED发光二极管均由所述的控制单元50单独控制，从而使被开启LED发光二极管与所述的义齿蜡型DLP光固化3D打印机接收到的多个分层图像中的任意一个逐层地相对应。 [0038] 所述的控制单元50在所述的义齿蜡型DLP光固化3D打印机的运行过程中实时地获取所述光源100的温度，当所述光源100的温度超过预定值时，所述的控制单元50强行关闭光源，从而使光源冷却，避免温度过高的光源损坏制作中的义齿蜡型。 [0039] 虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

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