隐形牙齿矫治器热成型工艺中的正负压力周详控制解决筹划-片头模版

择要：真空压力热成型技能作为一种精密成型工艺在诸如隐形牙套等制作领域得到越来越多的重视，其紧张特点是哀求采取高精度的正负压力掌握手段来抵消重力对软化膜变形的影响以及精密掌握成型膜厚度。
本文提出了相应的改进办理方案，通过可编程的纯洁压掌握技能实现软化摸高下压差以及热成型压力的精密调节，在担保产品质量的同时可简化掌握系统。

1. 问题的提出

热成型是一种将热塑性片材加工成各种制品的较分外的加工方法。
在详细成型过程中，片材夹在框架上加热到软化状态，在外力浸染下，使其紧贴模具的型面，以取得与型面相仿的形状。
冷却定型后，经修整即成制品。
热成型方法有多种，但基本都因此真空和压力这两种方法为根本加以组合或改进而成。
范例的真空和压力热成型事理如图1所示。

图1 真空和压力热成型事理示意图

如图1所示，真空成型最大的成型压力为一个大气压，这造成真空成型压力较低，这每每使得受热软化后的热塑材料很难在模具的拐角或坑洼处形成紧密贴合，如图2所示，这会造成整体的成型精度较差。
因此，真空成型工艺一样平常用于对成型精度哀求较低的通用性塑料件的生产。

图2 真空热成型过程中的非紧密贴合征象示意图

正压热成型在真空（负压）根本上的发展演化而来，正压成型的压力每每可以达到4~5个大气压乃至更高，在压缩空气的正压浸染下，贴合度大幅提高，产品外不雅观质量和生产效率有了明显的提高，以是正压形式正逐步在高精度热成型工艺中得到广泛运用，特殊是对付成型精密度有很高哀求的隐形牙齿矫治器（隐形牙套、透明牙套），正压热成型已经成为一种标准工艺。
采取正压热成型机器在3D打印模型上制造隐形牙齿纠正器，可以得到更均匀的塑料层，但产生均匀塑料层的空想正压水平须要根据以下几方面的影响成分进行确定和精密掌握：

（1）压膜的构造比较繁芜，表面沟壑较多，采取正压吸塑热成型工艺很难很好的掌握牙套的厚度，哀求正压压力掌握精度极高。

（2）受热的热塑性材料呈软化状态，很随意马虎受到重力影响而造成额外的形变，因此在正压热成型中受热软化片材的变形程度相差极大，必须肃清重力带来的变形。

为理解决上述问题，西安博恩生物科技有限公司在其发明专利CN112823761B中提出了正负压热成型工艺，首先掌握平衡软化片材高下两侧的压强差，抵消重力带来的变形，然后在热成型时再通过压力变革来精确掌握膜片的厚度。
此发明专利仅提出了一种真空压力热成型工艺的新观点，并未给出压差和压力精密掌握的详细履行方法描述，而详细真空压力掌握的详细办法则是实现隐形牙套高精度热成型的关键技能之一。
为此，本文针对诸如隐形牙齿纠正器正负压热成型工艺中的真空压力精密掌握，提出相应的办理方案，以担保新型正负压热成型工艺的顺利履行。

2. 办理方案

在专利CN112823761B中提出的正负压热成型过程如图3所示，固定有膜片的可高下移动的夹持器热成型设备分为高下两个独立的密闭腔室，每个独立腔室的真空和压力须要精密掌握，只是真空压力的掌握范围不同。

图3 正负压加热成型过程示意图

在膜片被加热软化和随夹持器向下移动时，底部腔室相对付顶部腔室为正压，即顶部腔室内的压力要大于顶部腔室压力，底部腔室正压托起软化过程中的膜片以抵消重力的影响。

当膜片贴附在牙模上后，撤掉底部腔室压力，并逐渐增大顶部腔室压力，使顶部腔室压力相对付底部腔室压力为正压，由此通过较大的正压压力使膜片与牙模紧密贴合。

通过上述过程可以看出，正负压热成型中的压力掌握具有以下两个主要特色：

（1）在压差掌握阶段，底部腔室压力要始长年夜于顶部腔室，以托起软化中的膜片减少重力对膜片变形的影响。
这种情形下，两个腔室压力都可以是正压，顶部腔室压力不一定非假如真空负压，顶部腔室也可以是正压，但只要底部腔室压力足够大并能形成相应的压差托起膜片即可。

（2）在加压贴服阶段，使顶部腔室的压力足够大就可实现软化膜片的紧密贴合，这也意味着底部腔室的压力也不一定非假如真空负压，只假如顶部腔室的压力足够大，底部腔室为常压时也完备能够实现高压贴合。

由此两个特色可以得出结论：所谓的正负压热成型，完备可以只采取正压掌握予以实现，但条件是能够精密和可程序掌握高下两个腔室的正压压力。

通过上述剖析可知，对高下两个腔室进行正压精密掌握，通过压差和高压可很好的实现膜片紧密贴合和担保厚度的均匀性，这样可以减少真空掌握的环节和相应装置，简化了掌握系统。

依次，本文提出的办理方案便是两个腔室的精密正压压力掌握办理方案，通过两套压力掌握装置分别实现高下两个腔室的压力可编程掌握，详细构造如图4所示。

图4 隐形牙齿矫治器热成型精密压力程序掌握系统构造示意图

通过上述过程可以看出，正负压热成型中的压力掌握具有以下两个主要特色：

（1）在压差掌握阶段，底部腔室压力要始长年夜于顶部腔室，以托起软化中的膜片减少重力对膜片变形的影响。
这种情形下，两个腔室压力都可以是正压，顶部腔室压力不一定非假如真空负压，顶部腔室也可以是正压，但只要底部腔室压力足够大并能形成相应的压差托起膜片极可。

（2）在加压贴附阶段，使顶部腔室的压力足够大就可实现软化膜片的紧密贴合，这也意味着底部腔室的压力也不一定非假如真空负压，只假如顶部腔室的压力足够大，底部腔室为常压时也完备能够实现高压贴合。

由此两个特色可以得出结论：所谓的正负压热成型，完备可以只采取正压掌握予以实现，但条件是能够精密和可程序掌握高下两个腔室的正压压力。

如图4所示，两套压力掌握装置配置完备相同，都是由压力传感器、压力调节阀和真空压力掌握器构成，两套装置公用一套高压气源。
为了担保高精度压力的程序掌握，详细配置如下：

（1）压力传感器采取超高精度压力计，压力丈量范围为0~0.8MPa（表压），精度为满量程的0.05%。
压力调节阀采取数控电子减压阀，外部仿照掌握旗子暗记0~10V对应的压力调节范围为表压0~0.8MPa，综合精度为满量程的0.2%。

（2）压力掌握器采取超高精度可编程PID调节器，具有24位AD、16位DA和0.01最小输出百分比，具有PID参数自整定功能，并可设计20条程序曲线进行调用和掌握，具有标准MODBUS协议的RS485通讯接口。
压力掌握器自带打算机软件，通过软件可在打算机上直接对掌握器进行设置、运行、过程参数显示和存储。

3. 总结

综上所述，本文对干系的正负压热成型工艺进行了剖析，特殊是针对隐形牙齿纠正器这类高精度热成型制作工艺，本文提出了改进的办理方案，即不采取正负压掌握办法，而是采取纯洁压掌握办法。
在详细热成型过程中，通过对高下腔室的压力进行不同的程序掌握形成可控压差来抵消重力对受热膜片变形的影响，然后再对上腔室进行高压掌握，由此可实现高精度的热成型厚度掌握，可大幅提高热成型产品的质量和同等性。

新的办理方案可通过两路压力的精确掌握，同样可实现正负压热成型过程中的压力成型功能和精密制作能力，但避开了正压和负压同时掌握所造成的装置的繁芜性和较高本钱，这使得新的办理方案更具有实用性。

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