光固化箱及其光固化方法与流程

1.本发明属于3d打印领域，具体涉及光固化箱及其光固化方法。


背景技术：

2.在用固化箱对成型的光固化模型进行后固化时，传统的固化箱存在照射光强分布不均匀、有照射死角等不足，导致固化3d打印样件时，因灯珠角度、摆放位置、3d打印件数量等问题导致固化效果时好时坏。在对固化效果要求比较高的场合，如齿科应用中的夜磨牙垫，固化处理时模型内部反应不充分，导致有内部有单体残余，戴在患者口中可能会引起患者过敏，从而产生医疗纠纷。因此在欧美齿科市场上比较在意固化箱的固化效果，目前市场上的固化箱主要采用模型静置在腔体内，模型在腔内受到多面照射，又或将模型静置在可以旋转的转盘上，模型相对转盘不动，转盘带动模型实现旋转来获得多面的照射。这两种固化方式的挑战是对固化光的光强均匀性要求很高，模型的放置方式，即承载模型的托盘使得模型各个部位均衡的受到光照射的需求无法实现。近年来有厂家如浙江迅实采用大大提高固化光光强(procure2，将固化光强从20mw/cm2提升到200mw/cm2)，采用高光强照射的方式确保固化充分，过高的光强会导致模型在固化时发生变形，变色等副作用，同时固化效果不均匀的问题还是没有解决。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供光固化箱及其光固化方法，通过第一流体流动带动模型随机翻滚，使得模型的不同部位均受到均匀的照射，实现模型整体固化效果充分均匀。
4.为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
5.光固化箱，用于模型的光固化，包括壳体，壳体内设有光固化光源、固化容器和模型翻转动力装置，固化容器内填充有第一流体，固化容器内放置模型，固化容器为透明材质，模型翻转动力装置与固化容器相连通，模型翻转动力装置带动模型在第一流体内随机翻滚。
6.模型翻转动力装置带动第一流体流动，第一流体内的模型被带动进行随机翻滚，使模型每个面受到光固化光源的照射，从而使模型整体受到均匀光照，后固化效果好。
7.进一步，固化容器和模型翻转动力装置放置在承载托盘上，承载托盘为透明材质。承载托盘用于承载翻转动力装置，可在固化容器底部设置光固化光源，光固化光源透过透明的承载托盘和固化容器照射模型。
8.进一步，光固化光源位于固化容器内壁的两侧或者多侧。两侧对应的光固化光源可以更加充分固化，提高固化效率。
9.进一步，光固化光源包括上灯板光源和下灯板光源，上灯板光源安装在固化容器内壁的顶部，下灯板光源安装在固化容器内壁的底部，上灯板光源和下灯板光源对准固化容器。光固化光源可以上下、左右、前后对应设置。
10.进一步，模型翻转动力装置包括但不限于流体输送装置、磁力搅拌装置、震荡装
置、超声振动装置中的一种。这几种装置可以通过不同方式带动模型随机翻滚。
11.进一步，模型翻转动力装置为流体输送装置，流体输送装置对固化容器输送第二流体使模型在第一流体内随机翻滚。流体输送装置通过第二流体在第一流体内流动，使第一流体发生对流乱流等流动，进而带动模型的翻滚。
12.进一步，第一流体和第二流体为相同或者不同的流体。第一流体为液体时，第二流体可以是相同的液体或者气体。第一流体为气体时，第二流体为相同或者不同的气体。
13.进一步，第一流体为可以让模型悬浮或者浮起的液体，第二流体为相同的液体或者空气或惰性气体。液体可以为水/甘油配制溶剂，硅油体系，酒精+丙三醇体系等，配置出的液体与模型密度接近或相同。这里可以认为液体密度/模型密度＝0.9-1.1内均为接近。两者密度接近或相等，在一个外力就能够使模型浮动翻滚起来。
14.进一步，第一流体为空气或惰性气体，所述第二流体为与所述第一流体相同的气体。第一流体可以为空气或者惰性气体，优选惰性气体，惰性气体能使得模型表面的氧气含量大为减少，避免或减少了阻聚效用，使得模型表面的固化作用更为充分，从而获得比空气介质更好的固化效果。第二流体可以为跟第一流体同样的气体。
15.使用光固化箱的光固化方法，包括如下步骤：
16.(1)在固化容器中填充第一流体，将模型放入第一流体内；
17.(2)将固化容器和流体输送装置相连通，流体输送装置将第二流体输送至固化容器中，第一流体在第二流体的作用下发生流动，带动模型在固化容器内随机翻滚；
18.(3)打开光固化箱的光源，模型在随机翻滚下各个位置受到均衡的照射，从而实现整体均匀的固化；
19.(4)光固化结束后，打开固化容器取出模型进行清洗干燥。干燥方式可以采用气体吹干、自然晾干或者吸附纸吸干溶剂等方式。
20.由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
21.1、在各位维度光强无法均匀，或者存在照射死角的情况下，本发明模型翻转动力装置带动第一流体流动，第一流体内的模型被带动进行随机翻滚，使模型每个面受到光固化光源的照射，从而使模型整体受到均匀光照，后固化效果好。
22.2、采用流体输送装置，当第一流体和第二流体为液体或者惰性气体时，固化容器中氧气含量低，可以隔绝模型与氧气接触，提高固化效果。
23.3、光固化光源对称设置，充分固化，提高固化效率。
附图说明
24.下面根据附图对本发明作进一步说明。
25.图1为光固化箱的结构示意图。
26.图2为固化容器内第二流体的流动方向。
具体实施方式
27.如图1所示的光固化箱，用于模型9的光固化，包括壳体1，壳体1内设有上灯板光源2、下灯板光源3、固化容器4和流体输送装置5，固化容器4内填充有第一流体，第一流体内放置模型9，固化容器4为透明材质，流体输送装置5与固化容器4相连通，流体输送装置5带动
模型9在第一流体内随机翻滚。
28.流体输送装置5带动第一流体流动，第一流体内的模型9被带动进行随机翻滚，使模型9每个面受到上灯板光源2、下灯板光源3的照射，从而使模型9整体受到均匀光照，后固化效果好。可以理解的是，为了使固化效果更好，本领域技术人员也可以在光固化箱的侧壁也设置光源。
29.固化容器4和流体输送装置5放置在承载托盘6上，承载托盘6为透明材质。承载托盘6用于承载流体输送装置5，可在固化容器4底部设置下灯板光源3，下灯板光源3透过透明的承载托盘6和固化容器4照射模型9。
30.上灯板光源2安装在固化容器4内壁的顶部，下灯板光源3安装在固化容器4内壁的底部，上灯板光源2和下灯板光源3对准固化容器4。
31.如图2所示，流体输送装置5设有进口7和出口8，第二流体从进口7进入固化容器4从出口8流出，流体输送装置5通过第二流体在第一流体内流动，使第一流体发生对流乱流等流动，进而带动模型9的翻滚。
32.实施例1
33.使用光固化箱的光固化方法，包括如下步骤：
34.(1)模型9为用具有良好耐刮特性的牙模材料经光固化打印出来的边长15mm的正方体模型，其固化前主要成分是丙烯酸单体和聚氨酯丙烯酸酯预聚体。模型密度为1.1g/cm3，根据模型9密度配置水/甘油混合溶液作为第一流体，第一流体密度配置成模型可以悬浮在混合液中即可；在固化容器4中填充第一流体，将模型9放入第一流体内；
35.(2)将固化容器4和流体输送装置5相连通，流体输送装置5内设有泵，泵将空气注入固化容器4内，水/甘油混合溶液在空气的作用下发生流动，带动模型9在固化容器4内随机翻滚；
36.(3)打开上灯板光源2和下灯板光源3，上下灯板光源光源强度在120～140mw/cm2；模型9在随机翻滚下各个位置受到均衡的照射，光源照射时间5分钟，从而实现整体均匀的固化；
37.(4)光固化结束后，打开固化容器4取出模型9进行清洗干燥。
38.(5)可以通过模型的表面硬度来表征固化反应的程度。模型的固化反应越充分，其表面结构越致密，硬度越高。用邵氏硬度计d对上述固化好且晾干的正方体模型(模型a-c)的6个面进行硬度测试。测试结果如表1。
39.表1
[0040][0041]
硬度测试结果可见，模型a-c在随机翻滚下各个位置受到均衡的照射，各个面的测量的硬度值较高且值非常接近。
[0042]
实施例2
[0043]
使用光固化箱的光固化方法，包括如下步骤：
[0044]
(1)模型9为用具有良好耐刮特性的牙模材料经光固化打印出来的边长15mm的正方体模型，其固化前主要成分是丙烯酸单体和聚氨酯丙烯酸酯预聚体。模型密度为1.1g/cm3，氮气作为第一流体，在固化容器4中填充氮气，将模型9放入充满氮气的固化容器4内；
[0045]
(2)将固化容器4和流体输送装置5相连通，流体输送装置5内设有泵，泵将氮气持续注入固化容器4内，固化容器4内的氮气发生流动，带动模型9在固化容器4内随机翻滚；
[0046]
(3)打开上灯板光源2和下灯板光源3，上下灯板光源光源强度在120～140mw/cm2；模型9在随机翻滚下各个位置受到均衡的照射，光源照射时间5分钟，从而实现整体均匀的固化；
[0047]
(4)光固化结束后，打开固化容器4取出模型9进行清洗干燥。
[0048]
(5)用邵氏硬度计d对上述固化好且晾干的正方体模型(模型d-f)的6个面进行硬度测试。测试结果如表2。
[0049]
表2
[0050][0051]
硬度测试结果可见，各个面的测量的硬度值非常高且值非常接近。这是因为模型9在随机翻滚下各个位置受到均衡的照射，同时由于惰性气体的导入，使得模型表面的氧气含量大为减少，避免或减少了阻聚效用，使得模型表面的固化作用更为充分，从而获得比空气介质更好的固化效果。
[0052]
实施例3
[0053]
使用光固化箱的光固化方法，包括如下步骤：
[0054]
(1)模型9为用具有良好耐刮特性的牙模材料经光固化打印出来的边长15mm的正方体模型，其固化前主要成分是丙烯酸单体和聚氨酯丙烯酸酯预聚体。模型密度为1.1g/cm3，根据模型9密度配置酒精+丙三醇混合溶液作为第一流体，第一流体密度配置成模型可以悬浮在混合液中即可；在固化容器4中填充第一流体，将模型9放入第一流体内；
[0055]
(2)将固化容器4和流体输送装置5相连通，流体输送装置5内设有泵，泵将酒精+丙三醇混合溶液注入固化容器4内，固化容器4内的酒精+丙三醇混合溶液发生流动，带动模型9在固化容器4内随机翻滚；
[0056]
(3)打开上灯板光源2和下灯板光源3，上下灯板光源光源强度在120～140mw/cm2；模型9在随机翻滚下各个位置受到均衡的照射，光源照射时间5分钟，从而实现整体均匀的固化；
[0057]
(4)光固化结束后，打开固化容器4取出模型9进行清洗干燥。
[0058]
(5)用邵氏硬度计d对上述固化好且晾干的正方体模型(模型h-j)的6个面进行硬度测试。测试结果如表3。
[0059]
表3
[0060][0061][0062]
硬度测试结果可见，模型9在各种翻滚下各个位置受到均衡的照射，各个面的测量的硬度值较高且值非常接近。
[0063]
对比例1
[0064]
使用承载模型9托盘旋转的光固化箱对模型9进行固化，该光固化箱上下均设置光源，侧壁未设置光源；模型9大小形状材料与实施例1相同，光源照射时间为10分钟，光照强度与实施例1-3的光照强度相同。
[0065]
光固化结束后，用邵氏硬度计d对上述固化好的正方体模型(模型k-l)的6个面进行硬度测试。测试结果如表4。
[0066]
表4
[0067][0068]
*1：此面在固化时靠近上灯板且和上灯板面平行
[0069]
*2：此面在固化时靠近下灯板且和下灯板面平行
[0070]
硬度测试结果可见，模型9在旋转的固化箱下各个面的硬度值相差较大，其中受到灯板近距离且近乎垂直照射的两个面，其硬度值相对其他四个面较高。同时受限于空气固化介质，模型表面和氧气接触，使得固化程度不如液体介质或者氮气介质的固化程度高。对比例的固化程度和固化效果均匀性均不如实施例。以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。

技术特征：
1.光固化箱，用于模型的光固化，包括壳体，其特征在于：所述壳体内设有光固化光源、固化容器和模型翻转动力装置，所述固化容器内填充有第一流体，所述固化容器内放置所述模型，所述固化容器为透明材质，所述模型翻转动力装置与所述固化容器相连通，所述模型翻转动力装置带动所述模型在所述第一流体内随机翻滚。2.根据权利要求1所述光固化箱，其特征在于：所述固化容器和所述模型翻转动力装置放置在承载托盘上，所述承载托盘为透明材质。3.根据权利要求1所述光固化箱，其特征在于：所述光固化光源位于所述固化容器内壁的两侧或者多侧。4.根据权利要求3所述光固化箱，其特征在于：所述光固化光源包括上灯板光源和下灯板光源，所述上灯板光源安装在所述固化容器内壁的顶部，所述下灯板光源安装在所述固化容器内壁的底部，所述上灯板光源和所述下灯板光源对准所述固化容器。5.根据权利要求1所述光固化箱，其特征在于：所述模型翻转动力装置包括但不限于流体输送装置、磁力搅拌装置、震荡装置、超声振动装置中的一种。6.根据权利要求4所述光固化箱，其特征在于：所述模型翻转动力装置为所述流体输送装置，所述流体输送装置对所述固化容器输送第二流体使所述模型在所述第一流体内随机翻滚。7.根据权利要求5所述光固化箱，其特征在于：所述第一流体和所述第二流体为相同或者不同的流体。8.根据权利要求1所述光固化箱，其特征在于：所述第一流体为可以让模型悬浮或者浮起的液体，所述第二流体为相同的液体或者空气或惰性气体。9.根据权利要求1所述光固化箱，其特征在于：所述第一流体为空气或惰性气体，所述第二流体为与所述第一流体相同的气体。10.使用如权利要求1-9任意一项所述光固化箱的光固化方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)在固化容器中填充第一流体，将模型放入第一流体内；(2)将固化容器和流体输送装置相连通，流体输送装置将第二流体输送至固化容器中，第一流体在第二流体的作用下发生流动，带动模型在固化容器内随机翻滚；(3)打开光固化箱光源，模型在随机翻滚下各个位置受到均衡的照射，从而实现整体均匀的固化；(4)光固化结束后，打开固化容器取出模型进行清洗干燥。

技术总结
本发明公开了光固化箱，用于模型的光固化，包括壳体，壳体内设有光固化光源、固化容器和模型翻转动力装置，固化容器内填充有第一流体，固化容器内放置模型，固化容器为透明材质，模型翻转动力装置与固化容器相连通，模型翻转动力装置带动模型在第一流体内随机翻滚。模型翻转动力装置带动第一流体流动，第一流体内的模型被带动进行随机翻滚，使模型每个面收到光固化光源的照射，从而使模型整体收到均匀光照，后固化效果好。后固化效果好。后固化效果好。


技术研发人员：周晓军
受保护的技术使用者：浙江闪铸三维科技有限公司
技术研发日：2023.05.23
技术公布日：2023/8/14