CN113442436A - 一种用于清洗3d打印件的清洗仪及清洗方法 - Google Patents

一种用于清洗3d打印件的清洗仪及清洗方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于清洗3D打印件的清洗仪及清洗方法，其中清洗仪包括清洗室、若干清洗液仓、洗液循环***、控制模块和信息交互***，清洗室内设有清洗装置，各清洗液仓内存放有清洗剂，用于各清洗液仓与清洗室之间的清洗剂循环，信息交互***用于接收清洗工艺信息。此用于清洗3D打印件的清洗仪及清洗方法，通过信息交互***接收获取清洗工艺信息，3D打印件放置于清洗室内，根据清洗工艺信息控制中心控制清洗装置和洗液循环***对3D打印件进行多次清洗，从而能够对3D打印件进行更加准确和高效的清洗，全程不需要人工介入，自动化水平高，此发明用于3D打印技术领域。

Description

一种用于清洗3D打印件的清洗仪及清洗方法
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，特别是涉及一种用于清洗3D打印件的清洗仪及清洗方法。
背景技术
光固化打印机是利用高分辨率的紫外光源，将三维模型的截面投影在工作台上，使液体光敏树脂固化成固体形态，从而得到3D打印件。由于固化成型后的固态3D打印件表面上，会残留有液体光敏树脂，因此，3D打印成型后还需要清洗3D打印件，溶解并清理残余液体光敏树脂。目前清洗方式为半自动方式：操作员将打印件放入超声波清洗机中，使用异丙醇作溶剂清洗2次，每次清洗时间不确定，主要根据人为经验保证清洗效果。上述清洗方式需要人工频繁介入，显然是一种低效的方式。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种用于清洗3D打印件的清洗仪及清洗方法，能够实现3D打印件的自动化高效清洗。
根据本发明的第一方面实施例，提供一种用于清洗3D打印件的清洗仪，包括：
清洗室，用于放置3D打印件，所述清洗室内设有清洗装置；
若干清洗液仓，各所述清洗液仓内存放有清洗剂；
洗液循环***，用于各清洗液仓与清洗室之间的清洗剂循环；
信息交互***，用于接收清洗工艺信息；及
控制模块，所述控制模块包括控制中心，所述控制中心电连接所述清洗装置、洗液循环***和信息交互***。
根据本发明第一方面实施例所述的用于清洗3D打印件的清洗仪，所述信息交互***包括识别器，所述识别器用于识别信息储存器，所述信息储存器储存清洗工艺信息，所述清洗工艺信息包括以下信息中的一个或多个：3D打印材料类型、清洗工艺版本、清洗功率、清洗时间。
根据本发明第一方面实施例所述的用于清洗3D打印件的清洗仪，所述信息储存器为二维码，所述识别器为扫码枪。
根据本发明第一方面实施例所述的用于清洗3D打印件的清洗仪，所述清洗液仓有两个，分别为粗洗液仓和精洗液仓，所述精洗液仓内的清洗剂浓度高于所述粗洗液仓内的清洗剂浓度。
根据本发明第一方面实施例所述的用于清洗3D打印件的清洗仪，所述清洗室内设有柔性网兜，所述柔性网兜悬空设置，3D打印件放置于所述柔性网兜内。
根据本发明第一方面实施例所述的用于清洗3D打印件的清洗仪，所述清洗装置包括超声波清洗模块、波轮清洗模块中的一种或两种。
根据本发明第一方面实施例所述的用于清洗3D打印件的清洗仪，所述控制模块还包括控制面板和显示屏，所述控制中心电连接所述控制面板和显示屏，所述控制面板上可手动录入清洗工艺信息，所述显示屏显示清洗工艺信息。
根据本发明第一方面实施例所述的用于清洗3D打印件的清洗仪，还包括温控部件。
根据本发明第一方面实施例所述的用于清洗3D打印件的清洗仪，还包括加液装置。
有益效果：此用于清洗3D打印件的清洗仪，通过信息交互***接收获取清洗工艺信息，3D打印件放置于清洗室内，根据清洗工艺信息控制中心控制清洗装置和洗液循环***对3D打印件进行多次清洗，由于从信息交互***直接获取清洗工艺信息，从而能够对3D打印件进行更加准确和高效的清洗，全程不需要人工介入，自动化水平高。
根据本发明的第二方面实施例，提供一种用于清洗3D打印件的清洗方法，包括：
设置信息交互***，信息交互***接收清洗工艺信息，并将信息传输到清洗仪的控制中心；
清洗仪根据清洗工艺信息对3D打印件进行清洗。
根据本发明第二方面实施例所述的用于清洗3D打印件的清洗方法，所述信息交互***包括识别器，所述识别器用于识别信息储存器，所述信息储存器储存清洗工艺信息，所述清洗工艺信息包括以下信息中的一个或多个：3D打印材料类型、清洗工艺版本、清洗功率、清洗时间。
根据本发明第二方面实施例所述的用于清洗3D打印件的清洗方法，还包括：获取3D打印件的表面积或质量数据，每次清洗后，清洗仪根据3D打印件的表面积和/或质量数据计算清洗剂的损耗，当清洗剂不满足清洗要求时，提醒操作员更换清洗剂。
根据本发明第二方面实施例所述的用于清洗3D打印件的清洗方法，检测打印3D打印件消耗的液体打印材料的质量或者检测3D打印件的质量，得知3D打印件的质量M，清洗剂损耗因子为P，所述清洗剂损耗因子P为清洗单位质量的3D打印件所需要的清洗剂质量，则清洗剂损耗量为M*P。
根据本发明第二方面实施例所述的用于清洗3D打印件的清洗方法，3D打印件的模型文件和表面积数据导入3D打印机，清洗仪电连接3D打印机，通过3D打印机获取3D打印机的表面积S，清洗剂损耗因子为Q，所述清洗剂损耗因子Q为清洗单位表面积的3D打印件所需要的清洗剂质量，3D打印件的造型复杂度为C，则清洗剂的损耗量为S*Q*C。
根据本发明第二方面实施例所述的用于清洗3D打印件的清洗方法，统计每次清洗后的实际清洗剂损耗，对比清洗前计算的预估清洗剂损耗，并结合3D打印件的三维模型文件，通过回馈算法调整下次清洗的预估清洗剂损耗。
有益效果：此用于清洗3D打印件的清洗方法，通过信息交互***接收获取清洗工艺信息，根据清洗工艺信息对3D打印件进行清洗，由于从信息交互***上直接获取清洗工艺信息，从而能够对3D打印件进行更加准确和高效的清洗，不需要人工介入，自动化水平高。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明实施例的结构示意图；
附图标记：粗洗液仓10、精洗液仓20、清洗室30、洗液循环***40、控制中心50、识别器60、信息储存器70、清洗装置80、柔性网兜90。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1，本发明实施例提供一种用于清洗3D打印件的清洗仪，包括清洗室30、若干清洗液仓、洗液循环***40、控制模块和信息交互***。
其中，清洗室30用于放置3D打印件，清洗室30内设有清洗装置80，清洗装置80包括超声波清洗模块、波轮清洗模块中的一种或两种。其中超声波清洗模块利用超声波在液体中的空化作用、加速作用及直进流作用对液体和污物直接、间接作用，使3D打印件表面污物(如残余液体光敏树脂)被分散、乳化、剥离而达到清洗目的。另外在波轮清洗模块的拨轮带动下，清洗室30内清洗剂形成涡流，可进一步提高清洗效果。
清洗室30内设有柔性网兜90，柔性网兜90悬空设置，3D打印件放置于柔性网兜90内，从而使3D打印件悬空，从而保证清洗剂能够从任意方向对3D打印件进行清洗，包括清洗3D打印件的底部。并且采用柔性网兜90，能够避免3D打印件下放时产生冲击，避免损坏3D打印件，起缓冲和保护作用。
各清洗液仓内存放有清洗剂，具体地，根据需要设置若干清洗液仓，如粗洗液仓10和精洗液仓20，或者粗洗液仓10、半精洗液仓和精洗液仓20。可以理解的是，精洗液仓20的清洗效果会优于粗洗液仓10，或者，从粗洗液仓10、半精洗液仓到精洗液仓20，清洗液仓的清洗效果逐渐递增。3D打印件经过粗洗液仓10的清洗，可将表面大部分残余液体光敏树脂除去，再经过精洗液仓20的清洗，可将打印件表面残余的少量树脂尽量除去。3D打印材料采用液体光敏树脂，所以清洗剂应选用能溶解光敏树脂的清洗剂，因此清洗液仓的清洗剂可选自异丙醇或酒精等清洗剂。举例而言，粗洗液仓10和精洗液仓20均可选用异丙醇作为清洗剂，但精洗液仓20内的清洗剂浓度高于粗洗液仓10内的清洗剂浓度。
洗液循环***40用于各清洗液仓与清洗室30之间的清洗剂循环，第一次清洗时洗液循环***40从粗洗液仓10内抽取清洗剂到清洗室30内，粗洗完毕后，将清洗剂从清洗室30回抽到粗洗液仓10内，然后进行第二次清洗，洗液循环***40从精洗液仓20内抽取清洗剂到清洗室30内，精洗完毕后，再将清洗剂从清洗室30回抽到精洗液仓20内，以此实现3D打印件的粗洗和精洗，并避免粗洗液仓10和精洗液仓20内的清洗剂混淆，导致精洗液仓20内清洗剂浓度降低而影响清洗效果。具体地，洗液循环***40包括若干双向液泵，各双向液泵的两端进出液口通过管道分别与清洗室30和相应的清洗液仓连通，或者可采用两个单向液泵代替双向液泵。所述液泵可选用蠕动泵或隔膜泵，选用上述泵可避免清洗剂或残余树脂对泵内组件造成污染或腐蚀。
信息交互***，用于接收清洗工艺信息。清洗工艺信息的发送端可以是云端服务器、3D打印机等。当清洗工艺信息的发送端是云端服务器时，用户可将打印件对应清洗工艺信息上传至云端服务器，云端服务器再将清洗工艺信息发送至打印件所处的清洗仪，实现对清洗仪的远程操控。当清洗工艺信息的发送端是3D打印机时，3D打印机和清洗仪连接，连接方式可以是电连接或无线连接(例如WIFI、蓝牙等)，3D打印机打印完成后，可将打印件的信息(材料信息、打印件尺寸信息)作为清洗工艺信息发送给清洗仪，清洗仪再根据清洗工艺信息对打印件进行对应的清洗工作。
在本实施例中，清洗工艺信息的发送端是信息储存器70，信息储存器70上储存清洗工艺信息，信息交互***包括识别器60，识别器60可识别信息储存器70，以接收信息储存器70的清洗工艺信息。
控制模块包括控制中心50，控制中心50电连接清洗装置80、洗液循环***40和信息交互***，控制中心50可以为计算机、PLC或微机等。
本实施例的用于清洗3D打印件的清洗仪，通过信息交互***接收清洗工艺信息，获取清洗工艺信息，并将信息传输到控制中心50，3D打印件放置于清洗室30内，根据清洗工艺信息控制中心50控制清洗装置80和洗液循环***40对3D打印件进行多次清洗，从而能够对3D打印件进行更加准确和高效的清洗，全程不需要人工介入，自动化水平高。
在本实施例中，信息储存器70可以单独安装固定或者固定于其他部件上。
信息储存器70可采用二维码或条形码，信息储存器70采用二维码，识别器60采用扫码枪，通过扫码枪扫描二维码，从而获取二维码上储存的信息，二维码设置于3D打印材料的包装瓶上，二维码储存的信息包括清洗工艺信息，清洗工艺信息可以包括以下信息中的一个或多个：清洗时间、3D打印材料类型、清洗工艺版本、清洗功率等。
清洗时间为3D打印件在清洗仪中的清洗时长，具体地，为清洗仪针对特定打印材料在特定清洗液仓中对3D打印件进行清洗的时长。因此，清洗时间可包括多个，例如包括精洗时间或粗洗时间，容易理解地，精洗时间为3D打印件在精洗液仓中的清洗时间，粗洗时间为3D打印件在粗洗液仓中的清洗时间。此外，清洗时间还可以根据不同的清洗剂种类进行细分，即包括异丙醇粗洗时间、异丙醇精洗时间或酒精粗洗时间、酒精精洗时间。
不同的打印材料在清洗剂中的溶解效果是不同的，换言之，为了针对不同的打印材料实现最佳的清洗效果，因此，所述清洗工艺信息可以包括3D打印材料类型，控制模块可根据具体的打印材料、清洗液仓中的清洗剂种类，获得最终清洗仪的工作参数，所述工作参数可以是清洗时间或清洗功率。
由于清洗工艺会根据需要进行调整，二维码上储存清洗工艺版本信息便于识别区分不同的清洗工艺。
清洗功率指的是清洗装置80的工作功率，如超声波清洗模块的功率或波轮清洗模块的功率，容易理解地，超声波清洗模块的功率会影响超声波清洗模块的振动频率，进而影响清洗仪的清洗效果，同样地，波轮清洗模块也会影响清洗仪的清洗效果。清洗功率可影响清洗仪的清洗效果及能耗，不同的清洗工艺需配置不同的清洗功率。当信息交互***(或识别器)接收到包括清洗功率和清洗时间的清洗工艺信息时，控制模块可根据所述信息，准确地控制清洗仪的工作状态，实现最佳的清洗效果，达到清洗效果及能耗的平衡。
若清洗仪中不包括信息交互***，则需要在清洗仪中制定特殊的储存模块，用于储存各种工艺，已知不同的打印材料、不同的3D打印件尺寸、不同的清洗剂种类、不同的清洗装置都会对应不同的清洗工艺，这会造成储存资源的浪费。而信息储存器则解决了上述问题，清洗工艺信息直接储存在信息储存器，信息交互***通过识别器进行识别，接收清洗工艺信息，方便快捷。此外，当需要调整清洗工艺时，更换二维码即可。
进一步地，控制模块对清洗仪进行控制的工作参数可参考3D打印件的尺寸或质量。可以理解地，打印件的尺寸或质量不同，则所需的清洗时间、清洗功率、清洗剂消耗量就会不同。为了使清洗仪达到最佳的清洗效果，一方面，对于批量化生产的产品，3D打印件的尺寸或质量可包括在清洗工艺信息中，换言之，信息交互***接收的清洗工艺信息中包括3D打印件的尺寸信息或者质量信息；另一方面，清洗仪中可设置检测模块，所述检测模块用于检测3D打印件的尺寸信息或者质量信息。检测模块可通过直接或间接地方式检测3D打印件的尺寸信息或者质量信息。举例而言，检测模块可包括重力传感器。所述重力传感器通过检测清洗液仓或柔性网兜在放置3D打印件前后的质量变化来获得3D打印件质量；检测模块还包括液位传感器，通过检测清洗液仓在浸没3D打印件前后的液面变化，来判断3D打印件的体积。
可以理解的是，识别器60和信息储存器70还可以采用RFID***(射频识别***)或NFC技术(近场通信技术)等，只要能够实现信息存储和识别即可，如信息储存器70采用磁卡，识别器60采用读卡器；信息储存器70采用RFID电子标签，识别器60采用RFID阅读器；信息储存器70采用IC卡，识别器60采用读卡器。
在其中的一些实施例中，控制模块还包括控制面板和显示屏，控制中心50电连接控制面板和显示屏，控制面板上可手动录入清洗工艺信息，例如录入打印件尺寸、质量等信息，通过控制面板可进行手动控制，显示屏显示清洗工艺信息。
超声波清洗模块和波轮清洗模块在长时间工作后，会造成清洗剂温度上升，使得清洗剂温度不在最佳工作温度范围内，影响清洗效果；同时，清洗剂温度上升可能会造成清洗剂挥发的情况。为解决该问题，在其中的一些实施例中，清洗仪可增设温控部件。通过温控部件可控制清洗室30内清洗剂的温度，提高清洗剂溶解液体光敏树脂的溶解力，以保证清洗效果。所述温控部件可以包括温度传感器。
在其中的一些实施例中，清洗仪可增设加液装置，当清洗液仓内的清洗剂达到一定损耗时，加液装置可向清洗液仓中添加对应的清洗剂或者更换对应的清洗剂。具体地，当清洗液仓内的清洗剂浓度较低时，加液装置可向清洗液仓中添加浓度较高的清洗剂，调节清洗液仓内的清洗剂浓度，以达到清洗要求，如此，可避免清洗剂在频繁更换中造成浪费。
本发明实施例还提供一种用于清洗3D打印件的清洗方法，包括：
设置信息交互***，信息交互***接收清洗工艺信息，并将信息传输到清洗仪的控制中心，具体地，信息交互***包括识别器，识别器用于识别信息储存器，信息储存器储存清洗工艺信息；
清洗仪根据清洗工艺信息对3D打印件进行清洗；
获取3D打印件的表面积或质量数据，每次清洗后，清洗仪根据3D打印件的表面积和/或质量数据计算清洗剂的损耗，当清洗剂不满足清洗要求时，提醒操作员更换清洗剂。
清洗剂的损耗计算可采用两种方式，分别为普通计算方式和精密计算方式。
普通计算方式：检测打印3D打印件消耗的液体打印材料的质量，具体地，设置重力传感器检测3D打印机上装放液体打印材料的液槽打印前后的质量，打印前后的质量差即为消耗的液体打印材料质量，即3D打印件的质量M。又或者，重力传感器设置在清洗仪中，通过检测清洗液仓或柔性网兜在放置打印件前后的质量变化来获得3D打印件的质量M。清洗剂损耗因子为P，清洗剂损耗因子P为清洗单位质量的3D打印件所需要的清洗剂质量，则清洗剂损耗量为M*P。清洗剂损耗因子P通过多次实验测算得到。此处清洗剂损耗因子P意为，每次清洗后，该部分质量的清洗剂就不能满足下次清洗需求了。清洗剂损耗因子P为对于特定的打印材料而言，不同的打印材料损耗因子P不同。当清洗剂损耗量达到一定值时，如占总清洗剂的70％，则需要更换清洗剂。
3D打印件的质量M还可以通过直接检测得到。
精密计算方式：3D打印件的模型文件和表面积数据导入3D打印机，清洗仪电连接3D打印机，通过3D打印机获取3D打印机的表面积S，清洗剂损耗因子为Q，清洗剂损耗因子Q为清洗单位表面积的3D打印件所需要的清洗剂质量，3D打印件的造型复杂度为C，则清洗剂的损耗量为S*Q*C。模型的设计复杂度越高，清洗剂越难充分接触模型表面，所以需要损耗的清洗剂越多，造型复杂度为C也就越大，造型复杂度C根据3D打印件的模型类型测算得到或者多次实验测算得到。
无论是普通计算方式还是精密计算方式，均存在一定误差，进一步地，统计每次清洗后的实际清洗剂损耗，对比清洗前计算的预估清洗剂损耗，并结合3D打印件的三维模型文件，通过回馈算法调整下次清洗的预估清洗剂损耗。通过统计实际清洗剂损耗，可修正相关参数，包括清洗剂损耗因子P、清洗剂损耗因子Q和造型复杂度为C，以使清洗剂损耗计算更加准确。
本实施例的用于清洗3D打印件的清洗方法，通过信息交互***接收获取清洗工艺信息，根据清洗工艺信息对3D打印件进行清洗，由于从信息交互***上直接获取清洗工艺信息，从而能够对3D打印件进行更加准确和高效的清洗，不需要人工介入，自动化水平高。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (12)

1.一种用于清洗3D打印件的清洗仪，其特征在于，包括：
清洗室，用于放置3D打印件，所述清洗室内设有清洗装置；
若干清洗液仓，各所述清洗液仓内存放有清洗剂；
洗液循环***，用于各清洗液仓与清洗室之间的清洗剂循环；
信息交互***，用于接收清洗工艺信息；及
控制模块，所述控制模块包括控制中心，所述控制中心电连接所述清洗装置、洗液循环***和信息交互***。
2.根据权利要求1所述的用于清洗3D打印件的清洗仪，其特征在于，所述信息交互***包括识别器，所述识别器用于识别信息储存器，所述信息储存器储存清洗工艺信息，所述清洗工艺信息包括以下信息中的一个或多个：3D打印材料类型、清洗工艺版本、清洗功率、清洗时间。
3.根据权利要求2所述的用于清洗3D打印件的清洗仪，其特征在于：所述信息储存器为二维码，所述识别器为扫码枪。
4.根据权利要求1所述的用于清洗3D打印件的清洗仪，其特征在于：所述清洗液仓有两个，分别为粗洗液仓和精洗液仓，所述精洗液仓内的清洗剂浓度高于所述粗洗液仓内的清洗剂浓度。
5.根据权利要求1所述的用于清洗3D打印件的清洗仪，其特征在于：所述清洗室内设有柔性网兜，所述柔性网兜悬空设置，3D打印件放置于所述柔性网兜内。
6.根据权利要求1所述的用于清洗3D打印件的清洗仪，其特征在于：所述清洗装置包括超声波清洗模块、波轮清洗模块中的一种或两种。
7.一种用于清洗3D打印件的清洗方法，其特征在于，包括：
设置信息交互***，信息交互***接收清洗工艺信息，并将信息传输到清洗仪的控制中心；
清洗仪根据清洗工艺信息对3D打印件进行清洗。
8.根据权利要求7所述的用于清洗3D打印件的清洗方法，其特征在于，所述信息交互***包括识别器，所述识别器用于识别信息储存器，所述信息储存器储存清洗工艺信息，所述清洗工艺信息包括以下信息中的一个或多个：3D打印材料类型、清洗工艺版本、清洗功率、清洗时间。
9.根据权利要求7所述的用于清洗3D打印件的清洗方法，其特征在于，还包括：获取3D打印件的表面积或质量数据，每次清洗后，清洗仪根据3D打印件的表面积和/或质量数据计算清洗剂的损耗，当清洗剂不满足清洗要求时，提醒操作员更换清洗剂。
10.根据权利要求9所述的用于清洗3D打印件的清洗方法，其特征在于：检测打印3D打印件消耗的液体打印材料的质量或者检测3D打印件的质量，得知3D打印件的质量M，清洗剂损耗因子为P，所述清洗剂损耗因子P为清洗单位质量的3D打印件所需要的清洗剂质量，则清洗剂损耗量为M*P。
11.根据权利要求9所述的用于清洗3D打印件的清洗方法，其特征在于：3D打印件的模型文件和表面积数据导入3D打印机，清洗仪电连接3D打印机，通过3D打印机获取3D打印机的表面积S，清洗剂损耗因子为Q，所述清洗剂损耗因子Q为清洗单位表面积的3D打印件所需要的清洗剂质量，3D打印件的造型复杂度为C，则清洗剂的损耗量为S*Q*C。
12.根据权利要求9～11中任一项所述的用于清洗3D打印件的清洗方法，其特征在于：统计每次清洗后的实际清洗剂损耗，对比清洗前计算的预估清洗剂损耗，并结合3D打印件的三维模型文件，通过回馈算法调整下次清洗的预估清洗剂损耗。
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