从"看火色"到"算火候":AI云控烧结炉重新定义义齿精密制造


来源:中国粉体网   青黎

[导读]  人工智能驱动的氧化锆义齿烧结炉设计与控制。

中国粉体网讯  对于先进陶瓷来说,它的各种性能不但取决于材料的化学成分,而且与材料的显微结构也密不可分。一般情况下,材料的化学成分是固定的。材料的显微结构可以通过烧结加以改变。


烧结的定义


通过加热等方式使成型的粉末温度升高到某一温度后,成型的粉末开始收缩,在物质熔点温度之下时,成型的粉末会变成致密且坚固烧结体的过程称之为烧结。烧结是先进陶瓷制备过程中的关键环节,烧结炉的性能对最终产品质量具有决定性影响。


陶瓷胚体的烧结过程


生胚:陶瓷生坯颗粒之间呈点接触。 


烧结前期:在高温烧结时,物质填充至颗粒间的颈部和气孔部位,使颗粒间的颈部慢慢成长变大,颗粒与颗粒之间广泛的接触界面,使烧结制品的气孔不断缩小和减少,进而提高致密化程度,单独的小气孔分布在晶粒的相交处,烧结坯体的实际密度已达到理论密度的90%以上。


烧结的后期:处于晶界上的物质不断向气孔扩散填充,致使陶瓷材料的致密度不断提高,晶粒的均匀长大,使气孔跟随者晶界一块偏移,直至得到致密度高的陶瓷材料。晶粒在烧结后期生长过程中,会出现晶界移动的速度大于气孔移动的速度,此时气孔与晶界相互分离,随后气孔移动到晶粒,被晶粒包裹。 


需要指出的是,在先进陶瓷材料烧结过程中,先进陶瓷坯体内的气孔会慢慢减少,添加剂成分也会消失。随着烧结的进行,先进陶瓷材料内颗粒间结合强度和整体的机械强度都会有所提高。


义齿烧结炉


义齿烧结炉是义齿加工行业中的重要设备之一,其作用是将陶瓷义齿坯体加热至所需温度,并进行保温和冷却。传统的义齿烧结炉控制系统通常由温度传感器、加热元件、控制系统和冷却系统等组成。控制系统通过温度传感器检测陶瓷义齿坯体的温度,并根据设定的温度对加热元件进行PID控制,以实现加热和保温的功能。在烧结结束后,冷却系统会对陶瓷制品进行冷却,以防止其变形或开裂。


然而,传统的义齿烧结炉控制系统存在一些问题。首先,传统的控制系统缺乏智能化和自适应性,无法根据陶瓷义齿坯体的不同类型和规格自动调整加热和保温时间,从而影响陶瓷制品的烧结效果。其次,由于影响烧结炉温度准确性因素比较多,当有温度控制故障时,很难准确判断出故障点。


人工智能义齿烧结炉


本文所描述的人工智能义齿烧结炉,主要应用于齿科行业氧化锆义齿的烧结。智能义齿烧结炉系统系统包括AI云服务器、智能义齿烧结炉、闭环温度检测系统、闭环温度控制系统、闭环加热检测系统、闭环加热控制系统、报警系统等。其工作流程为该系统通过AI云服务器与智能义齿烧结炉通信的方式,实时采集运行时温度的采集、温度控制信号计算输出、加热控制信号输入、加热控制信号输出、加热信号采集、工作电流电压信号采集等实时调整温度与加热的执行关系,以达到最佳烧结效果和能源利用率的目的。


智能义齿烧结炉是整个系统的下位机核心部分,包括下位机硬件系统、下位机软件系统、炉体、加热元件、温度传感器等部分。


参考来源:

孟烨,庆鸽.人工智能义齿烧结炉系统的设计

彭昭勇.硼硅酸盐玻璃陶瓷烧结工艺仿真与实验研究 


(中国粉体网编辑整理/青黎)


注:图片非商业用途,存在侵权告知删除


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作者:青黎

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