CN211071077U - 用于清洗通过立体光刻制造的物体的设备和增材制造*** - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种用于清洗通过立体光刻制造的物体的设备，所述物体粘附到载体平台，所述设备对于从所述物体的表面清洗残留的树脂有用，所述设备包括：(a)清洗容器；(b)储器；(c)排放管线；(d)将所述储器连接到所述清洗容器的填充管线；(e)物体振荡器；以及(f)升降机。本实用新型还涉及一种增材制造***，所述增材制造***包括：(a)载体平台；(b)立体光刻设备；(c)清洗设备。

Description

用于清洗通过立体光刻制造的物体的设备和增材制造***
相关申请
本申请要求2016年12月14日提交的美国临时专利申请序列号62/434,043和2017年3月14日提交的美国临时专利申请序列号62/471,094的权益，所述文献的公开内容通过引用以其整体并入本文中。
技术领域
本实用新型涉及增材制造，并且特别地涉及用于清洗通过增材制造而制成的物体的方法、设备和***。
背景技术
通过立体光刻由可聚合树脂制造三维物体已是已知的有一些时间了（见例如Hull的美国专利5,236,637号）。遗憾的是，这样的技术一直以来通常被认为是缓慢的，并且通常限于制造仅适合作为原型的脆性或易碎物体的树脂。被称为连续液体界面制造（CLIP）的较新的技术允许通过立体光刻更快速地制造物体（见例如DeSimone等人的美国专利9,205,601号），并且最近引入的用于立体光刻（特别是CLIP）的多种不同的双固化树脂使得有可能制造具有多样化材料性质的种类丰富得多的功能性、有用的物体（见例如Rolland等人的美国专利9,453,142号）。这些发展一起打开了用立体光刻制造具有更多样化的性质的更大量物体的大门。
通过立体光刻制造的物体通常被涂覆有粘性的残留的树脂，必须在使用前将残留的树脂从物体的表面清洁掉。虽然已知用于清洁这样的物体的众多方法和设备（见例如美国专利号5,248,456；5,482,659；6,660,208；6,996,245；以及8,529,703），但它们不适于清洁具有多样化得多的材料性质的较大数目的更多样化的零件。因此，需要用于清洗通过立体光刻制造的物体的新的方法和设备。
实用新型内容
本实用新型的第一方面是由可聚合树脂制成三维物体的方法。该方法包含以下步骤：(a)提供载体平台，三维物体能够在所述载体平台上形成；(b)通过立体光刻由可聚合树脂制造粘附到载体平台的三维物体，该物体在其表面上具有残留的树脂；(c)将物体浸入清洗液体中，其中物体保持粘附到载体平台；(d)振荡（agitate）：(i)清洗液体中的物体（例如，通过旋转），(ii)其中浸入了物体的清洗液体（例如，通过超声处理清洗液体），或(iii)清洗液体中的物体和其中浸入了物体的清洗液体两者，以从物体的表面至少部分地去除残留的树脂；(e)将物体与清洗液体分离（例如，通过排放清洗液体），其中物体保持粘附到载体平台，物体在其表面上具有残留的清洗液体；(f)振荡物体（例如，通过旋转，可选地但优选地以比步骤(d)的旋转更快速的速度），以从其表面至少部分地去除残留的清洗液体；以及(g)重复步骤(c)至(f)至少一次，以从其表面去除附加的可聚合树脂，其中，步骤(c)至(f)在同一容器中实施，浸入步骤(c)包括用清洗液体填充容器，并且分离步骤(e)包括从容器中排放清洗液体。
本实用新型的另外的方面是由可聚合树脂制成三维物体的方法，该方法与前述的类似，但在一些方面中不同。该方法包含以下步骤：(a)提供载体平台，三维物体能够在所述载体平台上形成；(b)通过立体光刻由可聚合树脂制造粘附到载体平台的三维物体，该物体在其表面上具有残留的树脂；以及针对清洗液体中的物体生成清洗周期参数以及可选地干燥周期参数（例如，通过诸如从多个预定的不同清洗周期参数和可选地干燥周期参数中选择清洗周期参数和可选地干燥周期参数），其中，清洗周期和干燥周期（当存在时）的至少一个参数基于以下各者被修改（例如，与一组不同的清洗周期参数和可选地干燥周期参数的其他成员的参数相比，例如，温和的、适度的和剧烈的）：(i)物体构型的至少一个特性，(ii)可聚合树脂的至少一个特性，(iii)物体在载体平台上的取向，或(iv)其组合；(c)将物体浸入清洗液体中，其中物体保持粘附到载体平台；(d)根据清洗周期参数，振荡：(i)清洗液体中的物体（例如，通过旋转物体），(ii)其中浸入了物体的清洗液体（例如，通过超声处理清洗液体），或(iii)清洗液体中的物体和其中浸入了物体的清洗液体两者，以从物体的表面至少部分地去除残留的树脂；(e)将物体与清洗液体分离（例如，通过排放清洗液体），其中物体保持粘附到载体平台，物体在其表面上具有残留的清洗液体；(f)可选地，根据干燥周期参数，振荡（例如，通过旋转，可选地但优选地以比步骤(d)的旋转更快速的速度）物体，以从其表面至少部分地去除残留的清洗液体；以及(g)可选地，重复步骤(c)至(f)至少一次，以从其表面去除附加的可聚合树脂（例如，其中可选地重复结合以下步骤确定的或根据以下步骤确定的步骤：生成或选择清洗周期参数和可选地干燥周期参数）。
本实用新型的另外的方面是对于从通过立体光刻制造的物体的表面清洗残留的树脂有用的设备，该物体粘附到载体平台。该设备包含：(a)清洗容器，其被构造成接收粘附到载体平台的物体；(b)储器，其被定位在清洗容器下方并且被构造成容纳至少足够的清洗液体以填充清洗容器；(c)排放管线，该排放管线将清洗容器连接到储器，该排放管线可选地具有与其操作地相关联的阀；(d)可选地，将储器连接到清洗容器的填充管线，该填充管线具有与其操作地相关联的泵；(e)物体振荡器，载体平台能够被安装在所述物体振荡器上，该物体振荡器具有与其操作地相关联的振荡器驱动器；以及(f)升降机，其与振荡器操作地相关联并且被构造成将载体平台降低到清洗容器中，该升降机具有与其操作地相关联的升降机驱动器。
本实用新型的另外的方面是增材制造***。该***包含：(a)载体平台，可通过立体光刻在该载体平台上制造物体，该载体平台包含在该载体平台上的独特标识符；(b)立体光刻设备，该设备被构造成可释放地固定载体平台以用于在载体平台上制造物体，该设备包含独特标识符读取器；(c)清洗设备（例如，如本文中所描述的设备），该清洗设备被构造成可释放地固定载体平台以用于清洗在载体平台上制造的物体，该清洗设备包含独特标识符读取器。在一些实施例中，***被构造成执行多个不同的清洗周期或程序（例如，如本文中所描述的方法）。在一些实施例中，该***包含(d)存储器，该存储器与立体光刻设备和清洗设备操作地相关联并且被构造成存储来自立体光刻设备的物体信息，根据该物体信息来选择清洗设备中的清洗周期。
在本文中的附图和下文的说明书中更详细地解释了本实用新型的另外的方面。本文中引用的所有美国专利参考文献的公开内容均通过引用以其整体地并入本文中。
附图说明
图1示意性地图示了采用清洗周期和干燥（或排放）周期两者的本实用新型的方法，其中物体保留在通过立体光刻在其上制造该物体的载体平台上。
图2图示了本实用新型的***，其包括增材制造机和清洗机。
图3A示意性地图示了本实用新型的清洗周期和干燥周期的第一实施例。
图3B示意性地图示了本实用新型的清洗周期和干燥周期的第二实施例。
图4示意性地图示了本实用新型的设备的第一实施例。
图5示意性地图示了本实用新型的清洗设备的第二实施例。
具体实施方式
现在参考附图在下文中更充分地描述本实用新型，在附图中示出了本实用新型的实施例。然而，本实用新型可以以许多不同的形式来实施，并且不应被解释为限于本文中所阐述的实施例；而是，提供了这些实施例以使得本公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分地传达本实用新型的范围。
本文中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。如本文中所使用的，除非上下文另有明确指示，否则单数形式“一（a/an）”和“该/所述（the）”旨在也包含复数形式。将进一步理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括（comprises/comprising）”指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件部件和/或其群组或其组合的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组或组合。
如本文中所使用的，术语“和/或”包含相关联的所列出的项目中的一个或多个或任何和所有可能的组合，以及当以替代方式（“或”）解释时的没有组合。
除非另有限定，否则本文中所使用的所有术语（包含技术和科学术语）具有如本实用新型所属领域的普通技术人员通常理解的那样的相同的含义。将进一步理解的是，术语（诸如，在通常使用的字典中限定的术语）应被解释为具有与在说明书和权利要求的背景中的其含义一致的含义，并且不应以理想化或过度正式的意义来解释，除非本文中明确如此限定。为了简洁和/或清晰起见，众所周知的功能或构造可能不被详细描述。
将理解的是，当元件被称为“在另一元件上”、“附接到另一元件”、“连接到另一元件”、“与另一元件联接”、“接触另一元件”等时，其能够直接在另一元件上、附接到另一元件、连接到另一元件、与另一元件联接和/或接触另一元件，或者也能够存在介入的元件。相反，当元件被称为例如“直接在另一元件上”、“直接附接到另一元件”、“直接连接到另一元件”、“直接与另一元件联接”或“直接接触另一元件”时，不存在介入的元件。本领域技术人员还将了解的是，对安置成与另一特征“相邻”的结构或特征的引用可具有与相邻特征重叠或在其之下的部分。
为了便于描述，本文中可使用空间相对术语，诸如“下方”、“下面”、“下”、“上方”、“上”等等，以描述元件或特征与另一个（些）元件或特征的关系，如附图中所图示的。将理解的是，除了附图中所描绘的取向之外，空间相对术语还旨在涵盖在使用或操作中装置的不同取向。例如，如果附图中的装置被颠倒，则被描述为“在其他元件或特征下方”或“在其他元件或特征下面”的元件将于是被取向成“在其他元件或特征上方”。因此，示例性术语“下方”能够涵盖上方和下方的取向两者。装置另外可被取向成（被旋转90度或处于其他取向），并且本文中所使用的空间相对描述符被相应地解释。类似地，除非另有具体指示，否则术语“向上”、“向下”、“竖直”、“水平”等等在本文中仅用于解释的目的。
将理解的是，尽管在本文中可使用术语第一、第二等来描述各种元件、部件、区域、层和/或区段，但是这些元件、部件、区域、层和/或区段不应受这些术语的限制。相反，这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、层和/或区段与另一元件、部件、区域、层和/或区段区分开。因此，在不脱离本实用新型的教导的情况下，本文中所讨论的第一元件、部件、区域、层或区段可被称为第二元件、部件、区域、层或区段。除非另有具体指示，否则操作（或步骤）的顺序不限于权利要求或附图中所提出的顺序。
如本文中所使用的“独特标识符”和“标识符读取器”是指自动识别和数据捕获***的部件。合适的独特标识符包含但不限于条形码（包含一维和二维条形码）、近场通信（NFC）标签、射频识别（RFID）标签（包含有源、无源和电池辅助的无源RFID标签）、光学字符识别（OCR）标签和读取器、磁条和读取器等。
1. 制造供清洗的物体
待清洗的三维中间体优选地通过增材制造由可聚合树脂形成，该增材制造通常为自底向上或自顶向下的增材制造，通常被称为立体光刻。这样的方法是已知的并且描述于以下各者中：例如，Hull的美国专利5,236,637号、Lawton的美国专利5,391,072号和5,529,473号、John的美国专利7,438,846号、Shkolnik的美国专利7,892,474号、El-Siblani的美国专利8,110,135号、Joyce的美国专利申请公开2013/0292862号和Chen等人的美国专利申请公开2013/0295212号。这些专利和申请的公开内容通过引用以其整体并入本文中。
一般来说，通过以下步骤实施自顶向下的三维制造：
(a)提供具有可聚合液体填充水平（level）的可聚合液体储器和被定位在储器中的载体，载体和填充水平限定在它们之间的构建区域；
(b)用可聚合液体（即，树脂）填充构建区域，所述可聚合液体包括双固化***的(i)光（通常为紫外光）可聚合液体第一组分和(ii)第二可凝固组分的混合物；并且然后
(c)用光照射构建区域以由第一组分形成固体聚合物支架，以及使载体远离构建表面前进（通常为降低）以形成三维中间体，该三维中间体具有与三维物体相同的形状或待被施加给三维物体的形状，并且包含支架中所承载的呈未凝固和/或未固化形式的所述第二可凝固组分（例如，第二反应性组分）。
根据已知技术，可选地，可在填充水平处提供刮水器叶片、刮片或光学透明（刚性或柔性）窗口，以促进对可聚合液体的水平设定（leveling）。在光学透明窗口的情况下，该窗口提供三维中间体贴靠其形成的构建表面，类似于如下文所讨论的自底向上的三维制造中的构建表面。
一般来说，通过以下来实施自底向上的三维制造：
(a)提供载体和具有构建表面的光学透明构件，载体和构建表面限定在它们之间的构建区域；
(b)用可聚合液体（即，树脂）填充构建区域，所述可聚合液体包括双固化***的(i)光（通常为紫外光）可聚合液体第一组分和(ii)第二可凝固组分的混合物；并且然后
(c)穿过所述光学透明构件用光照射构建区域以由第一组分形成固体聚合物支架，以及使载体远离构建表面前进（通常为升高）以形成三维中间体，该三维中间体具有与三维物体相同的形状或待被施加给三维物体的形状，并且包含支架中所承载的呈未凝固和/或未固化形式的所述第二可凝固组分（例如，第二反应性组分）。
在如在本实用新型的背景中实施的自底向上或自顶向下的三维制造的一些实施例中，构建表面在形成三维中间体期间是静止的；在如在本实用新型的背景中实施的自底向上的三维制造的其他实施例中，在形成三维中间体期间，使构建表面倾斜、滑动、挠曲和/或剥离和/或以其他方式从生长的三维中间体易位或释放，通常反复进行。
在如在本实用新型的背景中实施的自底向上或自顶向下的三维制造的一些实施例中，在制造三维中间体的一些、大部分或全部期间，在填充和照射两个步骤期间，使可聚合液体（或树脂）与生长的三维中间体和构建表面两者维持处于液体接触。
在如在本实用新型的背景中实施的自底向上或自顶向下的三维制造的一些实施例中，在形成三维中间体的至少一部分期间，以无层方式制造生长的三维中间体（例如，通过图案化的光化辐射或光的多次曝光或“切片”）。
在如在本实用新型的背景中实施的自底向上或自顶向下的三维制造的一些实施例中，在形成三维中间体的至少一部分期间，以逐层方式制造生长的三维中间体（例如，通过图案化的光化辐射或光的多次曝光或“切片”）。
在采用刚性或柔性光学透明窗口的自底向上或自顶向下的三维制造的一些实施例中，可在窗口和可聚合液体之间提供润滑剂或不混溶液体（例如，氟化流体或油，诸如全氟聚醚油）。
从前述内容中将了解的是，在如在本实用新型的背景中实施的自底向上或自顶向下的三维制造的一些实施例中，在形成三维中间体的至少一个部分期间，以无层方式制造生长的三维中间体，并且在形成三维中间体的至少一个其他部分期间，以逐层方式制造同一生长的三维中间体。因此，如由操作条件（诸如，零件几何形状）所期望的，可在无层制造和逐层制造之间改变操作模式一次或在多个场合改变操作模式。
在一些实施例中，通过连续液体界面制造（CLIP）形成中间体。CLIP是已知的并且描述于以下各者中：例如，PCT申请号PCT/US2014/015486（作为美国专利9,211,678号在2015年12月15日公开）、PCT/US2014/015506（也作为美国专利9,205,601号在2015年12月8日公开）、PCT/US2014/015497（也作为美国专利9,216,546号在2015年12月22日公开）和J.Tumbleston、D. Shirvanyants、N. Ermoshkin等人的“Continuous liquid interfaceproduction of 3D Objects”，Science 347，1349-1352（2015年3月16日在线公开）。也见R.Janusziewcz等人的“Layerless fabrication with continuous liquid interfaceproduction”，美国科学院院报，113，11703-11708（2016年10月18日）。在一些实施例中，CLIP采用如上文所描述的自底向上的三维制造的特征，但是实施照射和/或所述前进步骤，而同时也在生长的物体和构建表面或窗口之间维持稳定或持久的液体界面，诸如通过以下：(i)连续地维持与所述构建表面接触的可聚合液体的死区，以及(ii)连续地维持在死区和固体聚合物之间的聚合区（诸如，活性表面）的梯度（gradient）并与其每者接触，所述聚合区梯度包括呈部分固化形式的第一组分。在CLIP的一些实施例中，光学透明构件包括半透性构件（例如，含氟聚合物），并且通过将聚合抑制剂馈送穿过光学透明构件来实施连续地维持死区，由此在死区中产生抑制剂梯度，并且可选地在聚合区梯度的至少一部分中。能够用于本实用新型中并且潜在地消除对半透性“窗口”或窗口结构的需要的用于实施CLIP的其他方法包含：利用包括不混溶液体的液体界面（见L. Robeson等人的WO 2015/164234，在2015年10月29日公开）；通过电解生成氧气作为抑制剂（见I. Craven等人的WO 2016/133759，在2016年8月25日公开）；以及将磁性可定位粒子（光活化剂偶合到所述磁性可定位粒子）并入到可聚合液体中（见J. Rolland的WO 2016/145182，在2016年9月15日公开）。
在一些实施例中，中间物体由双固化立体光刻树脂形成。这样的树脂描述于以下各者中：例如，J. Rolland等人的PCT申请PCT/US2015/036893（也见美国专利申请公开US2016/0136889号）、PCT/US2015/036902（也见美国专利申请公开US 2016/0137838号）、PCT/US2015/036924（也见美国专利申请公开US 2016/016077号）和PCT/US2015/036946（也见美国专利9,453,142号）。
合适的树脂的特定示例包含但不限于Carbon公司的硬质聚氨酯树脂（RPU）、柔性聚氨酯树脂（FPU），弹性体聚氨酯树脂（EPU）、氰酸酯树脂（CE）、环氧树脂（EPX）或聚氨酯甲基丙烯酸（urethane methacrylate）树脂（UMA），以上全部可从Carbon公司（美国加利福尼亚州94063雷德伍德城，1089 Mills Way）获得。
一般来说，由如上文所描述的树脂形成的物体在其表面上具有残留的、未聚合的或部分聚合的树脂，必须将它从物体上清洁或清洗掉，如下文进一步描述的。
2. 清洗液体
可用于实施本实用新型的清洗液体包含但不限于水、有机溶剂及其组合（例如，组合为共溶剂），其可选地包含附加成分，诸如，表面活性剂、螯合剂（配体）、酶、硼砂、染料或着色剂、香料等（包含其组合）。清洗液体可呈任何合适的形式，诸如，溶液、乳液、分散液等。
在一些优选的实施例中，其中残留的树脂所具有的沸点为至少90℃或100℃（例如，高达250℃或300℃或更高），清洗液体所具有的沸点为至少30℃，但不超过80℃或90℃。本文中针对1巴或1个大气压的压力给出沸点。
可用作清洗液体或用作清洗液体的组分的有机溶剂的示例包含但不限于醇有机溶剂、酯有机溶剂、二元酯有机溶剂、酮有机溶剂、酸有机溶剂、芳族有机溶剂、烃有机溶剂、醚有机溶剂、偶极非质子有机溶剂、卤代有机溶剂和碱有机溶剂（包含其组合）。可部分地基于溶剂的环境和健康影响来选择溶剂（见例如GSK溶剂选择指南2009）。
可用于本实用新型中的醇有机溶剂的示例包含但不限于脂肪醇和芳族醇，诸如2-乙基己醇、甘油、环己醇、乙二醇、丙二醇、二丙二醇、1,4-丁二醇、异戊醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、苯甲醇、2-戊醇、1-丁醇、2-丁醇、甲醇、乙醇、叔丁醇、2-丙醇、1-丙醇、2-甲氧基乙醇、四氢呋喃醇、苯甲醇等（包含其组合）。在一些实施例中，C1-C6或C1-C4脂肪醇是优选的。
可用于实施本实用新型的酯有机溶剂的示例包含但不限于乙酸叔丁酯、乙酸正辛酯、乙酸丁酯、碳酸亚乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸甘油酯、乙酸异丙酯、乳酸乙酯、乙酸丙酯、碳酸二甲酯、乳酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、乙酸甲酯、甲酸乙酯等（包含其组合）。
二元酯有机溶剂的示例包含但不限于琥珀酸、戊二酸、己二酸等（包含其组合）的二甲酯。
可用于实施本实用新型的酮有机溶剂的示例包含但不限于环己酮、环戊酮、2-戊酮、3-戊酮、甲基异丁基酮、丙酮、甲乙酮等（包含其组合）。
可用于实施本实用新型的酸有机溶剂的示例包含但不限于丙酸、乙酸酐、乙酸等（包含其组合）。
可用于实施本实用新型的芳族有机溶剂的示例包含但不限于均三甲苯、异丙基苯、对二甲苯、甲苯、苯等（包含其组合）。
可用于实施本实用新型的烃（即，脂肪烃）有机溶剂的示例包含但不限于顺式十氢化萘、ISOPAR G、异辛烷、甲基环己烷、环己烷、庚烷、戊烷、甲基环戊烷、2-甲基戊烷、己烷、石油精等（包含其组合）。
可用于实施本实用新型的醚有机溶剂的示例包含但不限于二(乙二醇)、乙氧基苯、三(乙二醇)、环丁砜、DEG单丁醚、苯甲醚、二苯醚、二丁醚、叔戊基甲基醚、叔丁基甲基醚、环戊基甲基醚、叔丁基乙基醚、2-甲基四氢呋喃、二***、双(2-甲氧基乙基)醚、二甲醚、1,4-二氧六环、四氢呋喃、1,2-二甲氧基乙烷、二异丙醚等（包含其组合）。
可用于实施本实用新型的偶极非质子有机溶剂的示例包含但不限于二甲基丙烯基脲、二甲基亚砜、甲酰胺、二甲基甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、丙腈、二甲基乙酰胺、乙腈等（包含其组合）。
可用于实施本实用新型的卤代有机溶剂的示例包含但不限于1,2-二氯苯、1,2,4-三氯苯、氯苯、三氯乙腈、氯乙酸、三氯乙酸、全氟甲苯、全氟环己烷、四氯化碳、二氯甲烷、全氟己烷、氟苯、氯仿、全氟环醚、三氟乙酸、三氟甲苯、1,2-二氯乙烷、2,2,2-三氟乙醇等（包含其组合）。
可用于实施本实用新型的碱有机溶剂的示例包含但不限于N,N-二甲基苯胺、三乙胺、吡啶等（包含其组合）。
可用于实施本实用新型的其他有机溶剂的示例包含但不限于硝基甲烷、二硫化碳等（包含其组合）。
表面活性剂的示例包含但不限于阴离子表面活性剂（例如，硫酸盐、磺酸盐、羧酸盐和磷酸酯）、阳离子表面活性剂、两性离子表面活性剂，非离子表面活性剂等（包含其组合）。常见的示例包含但不限于硬脂酸钠、直链烷基苯磺酸盐、木质素磺酸盐、脂肪醇乙氧基化物、烷基酚乙氧基化物等（包含其组合）。合适的表面活性剂的众多示例附加示例是已知的，其中一些被描述于美国专利号9,198,847、9,175,248、9,121,000、9,120,997、9,095,787、9,068,152、9,023,782和8,765,108中。
螯合剂（螯合助剂）的示例包含但不限于乙二胺四乙酸、磷酸盐、次氮基三乙酸（NTA）、柠檬酸盐、硅酸盐、以及丙烯酸和马来酸的聚合物。
可被包含在清洗液体中的酶的示例包含但不限于蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、纤维素酶等（包含其混合物）。见例如美国专利号7,183,248和6,063,206。
在一些实施例中，清洗液体可以是乙氧基化醇、柠檬酸钠、N,N-双(羧甲基)-L-谷氨酸四钠、碳酸钠、柠檬酸和异噻唑啉酮混合物的水溶液。其一个特定示例是自身使用或与附加的水混合使用的SIMPLE GREEN®通用清洁剂（Sunshine Makers Inc.，美国加利福尼亚州的亨廷顿海滩）。
在一些实施例中，清洗液体可以是包括2-丁氧基乙醇、偏硅酸钠和氢氧化钠的水溶液。其一个特定示例是自身使用或与附加的水混合使用的PURPLE POWER™脱脂剂/清洁剂（Aiken Chemical Co.，美国南卡罗来纳州的格林维尔）。
在一些实施例中，清洗液体可以是单独的或与共溶剂一起的乳酸乙酯。其一个特定示例是自身使用或与水混合使用的BIO-SOLV™溶剂替换物（Bio Brands LLC，美国新泽西州的辛纳明森）。
在一些实施例中，清洗液体由50:50（体积：体积）的水溶液和醇有机溶剂（诸如，异丙醇（2-丙醇））组成。
可用于实施本实用新型的氢氟烃溶剂的示例包含但不限于1,1,1,2,3,4,4,5,5,5-十氟戊烷（Vertrel® XF，DuPontTM Chemours）、1,1,1,3,3-五氟丙烷、1,1,1,3,3-五氟丁烷等。
可用于实施本实用新型的氢氯氟烃溶剂的示例包含但不限于3,3-二氯-1,1,1,2,2-五氟丙烷、1,3-二氯-1,1,2,2,3-五氟丙烷、1,1-二氯-1-氟乙烷等（包含其混合物）。
可用于实施本实用新型的氢氟醚溶剂的示例包含但不限于甲基九氟丁基醚（HFE-7100）、甲基九氟异丁基醚（HFE-7100）、乙基九氟丁基醚（HFE-7200）、乙基九氟异丁基醚（HFE-7200）、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚等（包含其混合物）。这种溶剂的可商购示例包含Novec 7100（3M）、Novec 7200（3M）。
可用于实施本实用新型的挥发性甲基硅氧烷溶剂的示例包含但不限于六甲基二硅氧烷（OS-10，Dow Corning）、八甲基三硅氧烷（OS-20，Dow Corning）、十甲基四硅氧烷（OS-30，Dow Corning）等（包含其混合物）。
可用于实施本实用新型的其他硅氧烷溶剂（例如，NAVSOLVE™溶剂）包含但不限于美国专利7,897,558号中所阐述的那些硅氧烷溶剂。
在一些实施例中，清洗液体包括共沸混合物，该共沸混合物包括以下各者、由以下各者组成或基本上由以下各者组成：第一有机溶剂（例如，氢氟烃溶剂、氢氯氟烃溶剂、氢氟醚溶剂、甲基硅氧烷溶剂或其组合；例如，其量为以重量计从80％或85％至99％）；以及第二有机溶剂（例如，C1-C4或C6醇，诸如甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇等；例如，其量为以重量计从1％至15％或20％）。可选地，可包含附加成分，诸如表面活性剂或螯合剂。在一些实施例中，共沸清洗液体可提供清洗液体的优异的清洁性质和/或增强的可回收性。合适的共沸清洗液体的附加示例包含但不限于美国专利号6,008,179；6,426,327；6,753,304；6,288,018；6,646,020；6,699,829；5,824,634；5,196,137；6,689,734；以及5,773,403中所阐述的那些示例，所述文献的公开内容通过引用以其整体并入本文中。
当清洗液体包含不期望带进进一步的固化步骤中的成分时，在一些实施例中，能够在用清洗液体进行初始清洗之后用漂洗液体进行进一步的漂洗步骤，漂洗液体诸如为水（例如，蒸馏水和/或去离子水）、或者水和醇（诸如，异丙醇）的混合物。
3. 方法和设备
在图1、图2、图3A和图3B中示意性地图示了实施本实用新型的方法。在图4至图5中示意性地图示了对实施本文中所描述方法有用的设备的非限制性示例。该设备通常包含：(a)清洗容器，其被构造成接收粘附到载体平台的物体；(b)储器，其被定位在清洗容器下方并且被构造成容纳至少足够的清洗液体以填充清洗容器；(c)将清洗容器连接到储器的排放管线，该排放管线可选地但优选地具有与其操作地相关联的阀；(d)可选地，将储器连接到清洗容器的填充管线，该填充管线具有与其操作地相关联的泵；(e)物体振荡器（例如，转子），载体平台能够被安装在其上，该物体振荡器具有与其操作地相关联的振荡器驱动器；(f)升降机，其与振荡器操作地相关联并且被构造成将载体平台降低到清洗容器中，该升降机具有与其操作地相关联的升降机驱动器；以及(g)控制器，其与阀、泵、振荡器驱动器和升降机驱动器操作地相关联。
图5的设备与图4的设备的不同之处在于，它利用气动再填充***（例如，与阀操作地相关联的空气压缩机和/或压缩空气容器、或其他压缩气体源），而不是单独的泵和用于再填充清洗容器的填充管线。在图5的设备中，注意到，排放管线被构造成（例如，通过向下延伸到靠近储器的底部）在气动压力供应被激活时通过排放管线来用清洗液体填充清洗容器。在这种情况下，排放阀可以是可选的（因为储器中的气动压力可足以将清洗液体保持在清洗容器中），不过在一些实施例中，包含排放阀仍然是优选的。压缩空气目前作为压缩气体是优选的。一旦再填充了清洗容器，就可关闭排放阀，并通过打开排气阀来排出压缩气体（通常通过商业排气***）。对于下一排放步骤，排气阀可保持打开，使得当储器利用清洗液体容器进行填充时增加储器内的压力不会减慢排放步骤。
就图4抑或图5的构型而言，可以考虑到待转移的清洗液体的体积来构造泵、阀、气动压力致动器等，使得清洗是快速的：例如，使得在不超过1、2、5或10分钟的总时间内实施如上文和下文所描述的步骤(c)至(f)（在图3A至图3B中图示了示例）。
在一些实施例中，该设备包含标识符读取器（例如，NFC标签读取器、RFID标签读取器或条形码读取器），该标识符读取器与控制器操作地相关联，并且被构造成从待清洗的每个物体接收信息，待清洗的每个物体通过与每个物体被粘附到的每个载体平台相关联的独特标识符来识别。在这种情况下，独特标识符读取器也可被包含在立体光刻设备上，使得关于所制成的物体的信息能够被存储到存储器中并且在识别出通过清洗设备而在其上制成物体的平台时转移到相关联的清洗设备（例如，通过本地网络或基于云的***，诸如图2中所图示的）。控制器（例如，在通用计算机上运行的软件，具有适当的接口）可物理地位于一个抑或两个机器上，位于单独的控制站上，或以上两种情况的组合。
在一些实施例中，控制器包含使用度监视器，该使用度监视器被构造成基于在清洗液体中单独清洗的多个物体来积累清洗液体污染数据，因为所述多个物体中的每个成员通过与每个物体被粘附在其上的每个载体平台相关联的每个独特标识符来识别。例如，使用度监视器可简单地对已用特定批次的清洗液体实施清洗周期的次数进行计数，可包含关于制成每个零件的特定树脂或可聚合液体的信息（例如，当使用特别倾向于弄脏清洗液体的树脂的用途时向下调整所准许的清洗周期的数目），基于被转移到存储器的关于被制成和清洗的（一个或多个）特定物体的信息来调整所准许的清洗周期的数目（例如，当制造具有大的或高的表面面积的零件时向下调整所准许的清洗周期的数目）等。使用度监视器可与显示器（其指示在应更换清洗液体之前可用的剩余清洗次数）、警示灯和/或警示声、锁定（lock-out）机构（借此如果未更换清洗液体，则清洗机变得不能操作）等（包含其组合）操作地相关联。
在一些实施例中，控制器包含清洗周期参数生成器，该清洗周期参数生成器被构造成基于物体的数据生成该物体的清洗周期，因为该物体通过与该物体被粘附在其上的载体平台相关联的独特标识符来识别（见下文的进一步讨论）。
在一些实施例中，该设备还包含液体振荡器（例如，超声波仪），该液体振荡器与清洗容器和控制器操作地相关联。其可选择性地被激活（单独地或与其他形式的振荡（诸如，旋转）相结合），以在特定的零件几何形状需要时或者在零件可能包含深腔（该深腔否则可能无法通过旋转形式的振荡到达）的情况下提供更温和的振荡形式。
在一些实施例中，该设备还包含填充传感器，该填充传感器与清洗容器和控制器操作地相关联。
在一些实施例中，该设备还包含：连接到储器的对接管线，该对接管线具有与其操作地相关联的对接阀，该对接阀也与控制器操作地相关联；和/或操作地连接到储器的蒸馏设备，可选地，其中该蒸馏设备操作地连接到控制器。
如上文所提到的，本实用新型的方面是由可聚合树脂制成三维物体的方法。该方法包含以下步骤：
(a)提供载体平台，三维物体能够在该载体平台上形成；
(b)通过立体光刻由可聚合树脂制造粘附到载体平台的三维物体，该物体在其表面上具有残留的树脂；
(c)将物体浸入清洗液体中，其中物体保持粘附到载体平台；
(d)振荡：(i)清洗液体中的物体（例如，通过旋转），(ii)其中浸入了物体的清洗液体（例如，通过超声处理清洗液体），或(iii)清洗液体中的物体和其中浸入了物体的清洗液体两者，以从物体的表面至少部分地去除残留的树脂；
(e)将物体与清洗液体分离，其中物体保持粘附到载体平台，物体在其表面上具有残留的清洗液体；
(f)振荡物体（例如，通过旋转），以从其表面至少部分地去除残留的清洗液体；以及
(g)重复步骤(c)至(f)至少一次，以从其表面去除附加的可聚合树脂，其中，步骤(c)至(f)在同一容器中实施，浸入步骤(c)包括用清洗液体填充容器，并且分离步骤(e)包括从容器中排放清洗液体。
还如上文所提到的，本实用新型的另外的方面是由可聚合树脂制成三维物体的方法，该方法与前述的类似，但在一些方面中不同。该方法包含以下步骤：
(a)提供载体平台，三维物体能够在该载体平台上形成；
(b)通过立体光刻从可聚合树脂制造粘附到载体平台的三维物体，该物体在其表面上具有残留的树脂；以及
针对清洗液体中的物体生成或选择清洗周期参数以及可选地干燥周期参数，其中，基于以下各者来修改或选择清洗周期和干燥周期（当存在时）的至少一个参数：(i)物体构型的至少一个特性，(ii)可聚合树脂的至少一个特性，(iii)物体在载体平台上的取向，或(iv)其组合；
(c)将物体浸入清洗液体中，其中物体保持粘附到载体平台；
(d)根据清洗周期参数，振荡：(i)清洗液体中的物体（例如，通过旋转物体），(ii)其中浸入了物体的清洗液体（例如，通过超声处理清洗液体），或(iii)清洗液体中的物体和其中浸入了物体的清洗液体两者，以从物体的表面至少部分地去除残留的树脂；
(e)将物体与清洗液体分离，其中物体保持粘附到载体平台，物体在其表面上具有残留的清洗液体；
(f)可选地，根据干燥周期参数，振荡（例如，通过旋转）物体，以从其表面至少部分地去除残留的清洗液体；以及
(g)可选地，重复步骤(c)至(f)至少一次，以从其表面去除附加的可聚合树脂（例如，根据生成或选择清洗周期参数以及可选地干燥周期参数的步骤）。
在前述两者的一些实施例中，步骤(c)至(f)在同一容器中实施，浸入步骤(c)包括用清洗液体填充容器，并且分离步骤(e)包括从容器中排放清洗液体。
在前述两者的一些实施例中，振荡步骤(d)和（可选地）振荡步骤(f)两者均通过旋转载体平台并且物体保持粘附到载体平台来实施。
在前述两者的一些实施例中，清洗周期参数和干燥周期参数（当存在时）包含振荡持续时间、最大振荡速度、振荡加速度、振荡减速度和振荡方向。
例如：清洗设备控制器可包含不同持续时间的总体清洗周期（即，包含重复次数），和/或其中，重复步骤(c)至(f)（例如，一次或两次）或不重复，其中基于制成物体的树脂的类型来决定是否进行重复（由难清洁的树脂制成的物体经受多次或较长的清洁周期）。控制器可包含具有不同旋转速度的清洗周期，其中非常不对称的物体（例如，“非平衡负载”）在振荡步骤期间以较低速度旋转，和/或其中实施超声波振荡。控制器可包含这样的周期：其中能够在不同方向上（例如，顺时针或逆时针）选择性地施加旋转振荡，这取决于哪个方向可能是更加动态稳定的，或者基于零件的形状而施加更大的湍流（其中更大的湍流对于结构强的物体是优选的，但对于易损的物体是不那么优选的）。在一个特定的非限制性示例中，清洗设备可被构造成实施：(1)“温和的”总体清洗周期（或“清洗程序”），例如，具有两个到四个相继的周期，其中最高振荡速度对于每个清洗步骤而言为10转/分钟（RPM）并且对于每个排放步骤而言为30 RPM，其在总共五到十分钟内实施；（2）“适度的”清洗程序，例如，具有两个到四个相继的周期，其中最高振荡速度对于每个清洗步骤而言为30转/分钟（RPM）并且对于每个排放步骤而言为300 RPM，其中所有周期在总共五到十分钟内完成；（3）“剧烈的”清洗程序，例如，具有两个到四个相继的周期，其中最高振荡速度对于每个清洗步骤而言为100转/分钟（RPM）并且对于每个排放步骤而言为1,000 RPM，其在五到十分钟的总时间内实施。能够包含附加选项，并且能够改变以上速度。实际上，本领域技术人员将容易认识到众多不同的清洗程序。当清洗机读取用具有低预烘烤（pre-bake）或“生坯”强度的树脂（诸如，一些氰酸酯或弹性体聚氨酯树脂）制造的物体的独特标识符时，则清洗机能够被构造成选择并实施温和的清洗程序。在清洗机读取用具有较强的生坯强度的树脂（诸如，一些聚氨酯甲基丙烯酸树脂）制造的物体的独特标识符的情况下，则清洗机能够被构造成选择并实施剧烈的清洗程序。在清洗机读取包含易损或易碎特征的零件的独特标识符和/或在旋转周期内非常不对称或非平衡的情况下，则清洗机能够被构造成选择并实施剧烈程度小于否则可能实施的清洗程序的清洗程序。应注意到，能够在任何时间发生将特定的清洗程序指派给特定的零件，诸如，在形成零件时，或者在规划零件时（例如，树脂与几何构型匹配），并且生成步骤可简单地涉及检索并执行先前选择的清洗程序。而且，可选地，基于预测性程序和/或实际零件清洗经历的数据库，可以针对每个零件的几何形状来独特地修改（一个或多个）清洗程序。
在前述两者的一些实施例中，物体和载体平台一起具有质心和旋转轴线两者，并且其中，质心要么与旋转轴线对准，要么相对于旋转轴线偏移。
在前述两者的一些实施例中，残留的树脂所具有的沸点为至少90℃或100℃（例如，高达250℃或300℃或更高），并且清洗液体所具有的沸点为从30℃至80°C或90°C。
在前述两者的一些实施例中，清洗液体包括有机溶剂（例如，卤代有机溶剂，诸如氟化有机溶剂或硅氧烷溶剂）。
在前述两者的一些实施例中，清洗液体包括共沸混合物，该共沸混合物由以下各者组成：至少第一有机溶剂（例如，氢氟烃溶剂、氢氯氟烃溶剂、氢氟醚溶剂、甲基硅氧烷溶剂或其组合；例如，其量为以重量计的从80％或85％至99％）；以及第二有机溶剂（例如，C1-C4或C6醇，诸如甲醇、乙醇、异丙醇、叔丁醇等；例如，其量为以重量计的从1％至15％或20％）。
在前述两者的一些实施例中，载体平台包括独特标识符（例如，条形码、NFC标签或RFID标签），并且利用与独特标识符相关联的信息来实施生成步骤。
载体平台从增材制造设备到清洗设备的转移可手动地、用机器人或其组合来实施。用于机器人转移的***能够根据机器人制造***中采用的已知技术或将对本领域技术人员显而易见的其变化来实施。见例如美国专利号 6,627,016；6,694,224；7,146,705；8,651,160；8,668,423；以及9,351,569。
4. 清洗液体的回收
当清洗液体已变得被残留的树脂充分污染而过度干扰新物体的清洗时，则设备可通过对接端口对接到蒸馏设备，打开对接阀并将清洗液体排放到分离设备（例如，蒸馏设备），并且蒸馏清洗液体以将其与残留的树脂分离并生成经清洁的清洗液体，并将经清洁的清洗液体泵送回到储器中。可将操作反向成从储器泵送清洗液体并将清洗液体从蒸馏设备排放回到储器中，可双向泵送清洗液体，等等。能够使用蒸馏设备的众多种构型，包含但不限于在以下各者中所描述的构型：Rodgers的美国专利3,661,721号；Diebel的4,622,102；Goeldner的4,734,167；Land的5,951,825；Land的6,830,661；以及对于本领域技术人员来说将显而易见的前述各者的变化。
在一些实施例中，蒸馏设备可包括真空蒸馏设备。在一些实施例中，真空蒸馏设备还包括或包含加热器，以在清洗液体沸腾（尽管处于比大气压下的沸点更低的温度下）期间加热清洗液体。真空蒸馏是已知的，并且可使用任何合适的真空蒸馏设备。见例如美国专利号1,717,002；1,852,205；2,210,927；3,347,754；5,955,135；5,980,695；等。例如，耐溶剂（或清洗液体）泵能够用于从溶剂顶部空间泄放蒸气。然后，溶剂能够被去除，传送通过冷却器/热交换器，并在环境温度和压力下进入封闭的容器中。然后，能够将热量添加到蒸馏器中以维持足够高的温度来使溶剂在较低沸点下继续沸腾。蒸发冷却可能会降低沸腾容器的温度并停止蒸发过程，因此向***添加热量于是可能是必要的。
通过采用真空蒸馏设备，可降低清洗液体被加热到的室温以上的温度（例如，不超过50摄氏度、40摄氏度、35摄氏度或30摄氏度），由此减少清洗液体中的“底垢物”或残留的树脂降解成潜在地不期望的其分解产物（例如，减少甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸甲酯降解产物的形成）。
如上文所提到的，在一些实施例中，控制器能够包含使用度监视器，该使用度监视器被构造成积累清洗液体污染数据。当蒸馏器被集成到智能清洗机中时，它能够确定树脂的污物负载何时已达到需要蒸馏的适当水平。该模式能够由用于智能清洗机的控制逻辑激活。
两个（或更多个）单独“批次”的清洗液体可被保持为可用的，其中一个存储在二级存储罐中。以这种方式，当是时候蒸馏一种清洗液体时，能够将被弄脏的清洗液体转移到蒸馏器中以进行蒸馏，并且能够将替代批次的清洗液体转移到清洗设备中以用于清洁物体，同时另一批次的清洗液体被蒸馏。
前述内容说明了本实用新型，而不应解释为限制本实用新型。本实用新型由以下权利要求限定，其中权利要求的等同物被包含在本实用新型中。

Claims (18)

1.一种用于清洗通过立体光刻制造的物体的设备，所述物体粘附到载体平台，所述设备对于从所述物体的表面清洗残留的树脂有用，其特征在于，所述设备包括：
(a)清洗容器，所述清洗容器被构造成接收粘附到所述载体平台的所述物体；
(b)储器，所述储器被定位在所述清洗容器下方并且被构造成容纳至少足够的清洗液体以填充所述清洗容器；
(c)排放管线，所述排放管线将所述清洗容器连接到所述储器，所述排放管线具有与所述排放管线操作地相关联的阀；
(d)物体振荡器，所述载体平台能够被安装在所述物体振荡器上，所述物体振荡器具有与所述物体振荡器操作地相关联的振荡器驱动器；以及
(e)升降机，所述升降机与所述振荡器操作地相关联并且被构造成将所述载体平台降低到所述清洗容器中，所述升降机具有与所述升降机操作地相关联的升降机驱动器。
2.根据权利要求1所述的用于清洗通过立体光刻制造的物体的设备，其特征在于，所述设备还包括：
(f)控制器，所述控制器与所述阀、所述振荡器驱动器和所述升降机驱动器操作地相关联。
3.根据权利要求2所述的用于清洗通过立体光刻制造的物体的设备，其特征在于，所述设备还包括：
(g)标识符读取器，所述标识符读取器与所述控制器操作地相关联并且被构造成从待清洗的每个物体接收信息，待清洗的每个物体通过与每个物体被粘附到的每个载体平台相关联的独特标识符来识别。
4.根据权利要求2或3所述的用于清洗通过立体光刻制造的物体的设备，其特征在于，所述控制器包含使用度监视器，所述使用度监视器被构造成基于在所述清洗液体中单独清洗的多个物体来积累清洗液体污染数据，因为所述多个物体中的每个成员通过与每个物体被粘附在其上的每个载体平台相关联的每个独特标识符来识别。
5.根据权利要求3所述的用于清洗通过立体光刻制造的物体的设备，其特征在于，所述控制器包含清洗周期参数生成器，所述清洗周期参数生成器被构造成基于物体的数据生成所述物体的清洗周期，因为所述物体通过与所述物体被粘附在其上的所述载体平台相关联的所述独特标识符来识别。
6.根据权利要求1或2所述的用于清洗通过立体光刻制造的物体的设备，其特征在于，所述物体振荡器包括转子。
7.根据权利要求2、3、5中任一项所述的用于清洗通过立体光刻制造的物体的设备，其特征在于，所述设备还包括液体振荡器，所述液体振荡器与所述清洗容器以及所述控制器操作地相关联。
8.根据权利要求2、3、5中任一项所述的用于清洗通过立体光刻制造的物体的设备，其特征在于，所述设备还包括填充传感器，所述填充传感器与所述清洗容器以及所述控制器操作地相关联。
9.根据权利要求2、3、5中任一项所述的用于清洗通过立体光刻制造的物体的设备，其特征在于，所述设备还包括：
连接到所述储器的对接管线，所述对接管线具有与所述对接管线操作地相关联的对接阀，所述对接阀也与所述控制器操作地相关联；和/或
操作地连接到所述储器的蒸馏设备，其中所述蒸馏设备操作地连接到所述控制器。
10.根据权利要求2、3、5中任一项所述的用于清洗通过立体光刻制造的物体的设备，其特征在于，所述设备还包括与所述储器操作地相关联的气动压力供应，其中所述储器和所述排放管线被构造成在所述气动压力供应被激活时通过所述排放管线用清洗液体填充所述清洗容器。
11.根据权利要求10所述的用于清洗通过立体光刻制造的物体的设备，其特征在于，所述设备还包括排气阀，所述排气阀与所述储器以及与所述控制器操作地相关联，所述排气阀被构造成在将清洗液体从所述清洗容器排放到所述储器期间对于大气打开，并且在用来自所述储器的清洗液体填充所述清洗容器期间对于大气关闭。
12.根据权利要求1或2所述的用于清洗通过立体光刻制造的物体的设备，其特征在于，所述设备还包括：
(h)将所述储器连接到所述清洗容器的填充管线，所述填充管线具有与所述填充管线操作地相关联的泵。
13.根据权利要求12所述的用于清洗通过立体光刻制造的物体的设备，其特征在于，所述控制器与所述泵操作地相关联。
14.根据权利要求3所述的用于清洗通过立体光刻制造的物体的设备，其特征在于，所述标识符读取器是RFID标签读取器、NFC标签读取器或条形码读取器。
15.根据权利要求7所述的用于清洗通过立体光刻制造的物体的设备，其特征在于，所述液体振荡器是超声波仪。
16.一种增材制造***，其特征在于，所述增材制造***包括：
(a)载体平台，能够通过立体光刻在所述载体平台上制造物体，所述载体平台包含在所述载体平台上的独特标识符；
(b)立体光刻设备，所述设备被构造成可释放地固定所述载体平台以用于在所述载体平台上制造物体，所述设备包含独特标识符读取器；
(c)清洗设备，所述清洗设备为根据权利要求1至15中任一项所述的设备，所述清洗设备被构造成可释放地固定所述载体平台以用于清洗在所述载体平台上制造的物体，所述清洗设备包含独特标识符读取器。
17.根据权利要求16所述的增材制造***，其特征在于，所述***被构造成执行多个不同的清洗周期或程序。
18.根据权利要求16或17所述的增材制造***，其特征在于，所述***还包括：
(d)存储器，所述存储器与所述立体光刻设备和所述清洗设备操作地相关联并且被构造成存储来自所述立体光刻设备的物体信息，根据所述物体信息来选择所述清洗设备中的清洗周期。
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