齒科3D打印精度是越高越好嗎？黑格科技“高還原度”重新定義設(shè)備效果

南極熊導(dǎo)讀：隨著3D打印在齒科領(lǐng)域的發(fā)展和探索，市面上宣稱能應(yīng)用于齒科的光固化3D打印設(shè)備百花齊放。由于齒科應(yīng)用對(duì)精細(xì)準(zhǔn)確的高要求，精度成了大家在設(shè)備中做選擇時(shí)的主要考量。但是，精度越高，3D打印出來(lái)的齒科應(yīng)用效果就一定越好嗎？

大家談?wù)摰摹熬�度”指什么�?/strong>

3D打印設(shè)備往往會(huì)給出一個(gè)精度指標(biāo)，這也是大家普遍拿來(lái)判斷設(shè)備精度高低的主要依據(jù)：“做導(dǎo)板，精度75um？Pass！精度50um，OK!”
事實(shí)上我們正在對(duì)比的只是設(shè)備上單一配件的工作參數(shù)，并不代表設(shè)備整體精度。

△模型分層示意

超過(guò)90%的3D打印技術(shù)都是層堆疊模式，簡(jiǎn)單理解就像三明治，一片片的不同形狀疊在一起，變成立體的模型。每一片的成型效果，以及片與片之間疊加過(guò)渡效果，分別代表它的水平面精度和垂直精度。而各類設(shè)備標(biāo)明的“精度”實(shí)際僅僅是水平面精度參數(shù)。


水平精度和垂直精度有什么區(qū)別？

水平面精度即XY軸的精度，是成型面的圖像構(gòu)造能力，是設(shè)備光學(xué)元件的理論效用。

SLA是激光光斑掃描成型，類似用筆涂色塊。因此它的XY軸精度參數(shù)即指其筆頭（光斑）的最小直徑，約80-120um。

△SLA掃描的圖 I 來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)

而DLP、LCD的3D打印成型方式都類似二維碼，由許多小方塊構(gòu)成一個(gè)圖像。每個(gè)小方塊即單個(gè)像素點(diǎn)，它的大小便是其圖像最小構(gòu)建能力，即DLP、LCD的XY軸精度參數(shù)。

△DLP投影概念圖

3D打印的可是三維模型，所以實(shí)際上，它還有層與層的垂直精度要求。就如同樣大小的三明治，每層厚度越薄，那么構(gòu)成的片數(shù)量越多，層與層過(guò)渡越好，垂直表面越精細(xì)。

這個(gè)精度參數(shù)是成型面的厚度細(xì)分，最小是25um，由Z軸運(yùn)動(dòng)配件的最小步幅決定。層厚是可以在打印參數(shù)中設(shè)置的，好比臺(tái)階，一個(gè)臺(tái)階是25um高，我們可以選擇一次走一個(gè)臺(tái)階或者數(shù)個(gè)臺(tái)階。

因此，設(shè)備的精度高低只是憑借單一的XY軸精度參數(shù)做對(duì)比，那就太片面了。

而且！無(wú)論Z軸精度參數(shù)也好、XY軸精度參數(shù)也好，這些指標(biāo)實(shí)際上是配件所提供的精度能力，它能為我們提供設(shè)精度參考值，并不能描述設(shè)備打印能力。

理論精度為什么不能描述設(shè)備3D打印能力？

并不是配件具有高精度參數(shù)，設(shè)備就能有這么強(qiáng)的打印效果。人類的恒牙理論壽命是70年，但由于生長(zhǎng)情況、飲食、清潔、傷病等影響，它往往沒(méi)法達(dá)到如此長(zhǎng)壽命。

設(shè)備也是如此，配件的質(zhì)量和裝配的好壞會(huì)影響其精度能力，比如一臺(tái)DLP設(shè)備即使分辨率高，如果LED光源質(zhì)量差，也發(fā)揮不出高分辨率的效果。

在微距拍攝甚至肉眼下，我們能明顯區(qū)分出不同精度打印的牙模表面紋路差異。有心的用戶會(huì)發(fā)現(xiàn)，同樣一個(gè)切片打印文件，同樣一種樹(shù)脂，換另一臺(tái)同款設(shè)備去打印，表面也是存在差異的。

△80umVS50um微距拍攝紋理對(duì)比

這是因?yàn)椋涸O(shè)備的3D打印能力不僅和其關(guān)鍵配件的配置質(zhì)量有關(guān)，與設(shè)備裝配、軟件控制、匹配樹(shù)脂等因素也有著密切聯(lián)系。

相信大家在使用中遇到過(guò)這種情況：打印作業(yè)出現(xiàn)了問(wèn)題，要排查原因需要對(duì)設(shè)備、耗材、數(shù)字模型、切片等多方面去著手，因?yàn)檫@些因素都將會(huì)對(duì)模型打印效果產(chǎn)生影響。

也即是說(shuō)，設(shè)備的理論精度做得很好，那么它發(fā)揮的好壞就會(huì)在使用者手上，要求使用者對(duì)3D打印技術(shù)原理及工藝有較深的理解才能產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)打印效果。

不僅如此……

上述問(wèn)題僅僅是一種靜態(tài)下的情況。而我們將時(shí)間再拉長(zhǎng)一點(diǎn)，在全幅面、多次重復(fù)下打印，如果設(shè)備缺乏感知反饋功能，那么還會(huì)出現(xiàn)不同位置、不同批次的同個(gè)模型產(chǎn)生差異的情況。

因此理論精度并不能定性設(shè)備的打印效果。

什么才是檢驗(yàn)3D打印效果的最佳標(biāo)準(zhǔn)？

黑格在做設(shè)備開(kāi)發(fā)中發(fā)現(xiàn)了這個(gè)問(wèn)題：目前所有的精度描述都是以設(shè)備角度出發(fā)去衡量的，這是一種因定義，它可以評(píng)判設(shè)備的好壞，但并不能評(píng)判它交付到用戶手上時(shí)生產(chǎn)結(jié)果的好壞。

因此黑格采用了另一種果定義——還原度：將數(shù)字模型打印出來(lái)后，再次將其掃描，得到的掃描模型與原數(shù)字模型進(jìn)行重疊對(duì)比的重合率。


△反掃重合率：綠色面積越大重合率越高(*掃描會(huì)存在細(xì)微誤差，這種誤差在打印模型應(yīng)用要求誤差范圍內(nèi)，可被允許存在）

這種簡(jiǎn)單粗暴的方式直指3D打印的本質(zhì)——所見(jiàn)即所得。以打印模型的還原度衡量設(shè)備的動(dòng)態(tài)生產(chǎn)能力。覆蓋了精度、表面質(zhì)量、打印細(xì)節(jié)、尺寸誤差、結(jié)構(gòu)吻合等描述3D打印能力的各個(gè)維度，是檢驗(yàn)打印能力的最佳標(biāo)準(zhǔn)。
在描述設(shè)備打印效果上，還原度比精度更精準(zhǔn)，更貼合使用參照依據(jù)。

如何才能做到高還原度？

在前文中，我們提到了既然設(shè)備、耗材、數(shù)字模型、切片以及軟件算法、工作環(huán)境都會(huì)對(duì)3D打印質(zhì)量產(chǎn)生影響。而黑格希望兌現(xiàn)3D打印所見(jiàn)即所得的愿景，讓用戶擺脫各類影響因素的桎梏，享受科技帶來(lái)的便捷。

僅僅是提供優(yōu)質(zhì)的設(shè)備，還不夠。

如何做到高還原度？經(jīng)歷過(guò)無(wú)數(shù)的彎路和探索，黑格的最終答案是全生態(tài)閉環(huán)與反饋。

△4K應(yīng)用場(chǎng)景化

黑格科技最新一代齒科解決方案——Ultracraft A2D 4K，是一臺(tái)齒科專用的旗艦型3D打印機(jī)，搭配了4K呈效光學(xué)組件和工業(yè)級(jí)Z軸運(yùn)動(dòng)組件，理論精度值達(dá)到了±26.8um。這個(gè)精度值很高，當(dāng)然，僅僅如此是不夠的。

Ultracraft A2D 4K不僅是一臺(tái)高精度設(shè)備，背后還是需要數(shù)百人團(tuán)隊(duì)、數(shù)百斤研究資料、幾GB數(shù)據(jù)來(lái)支持的生態(tài)系統(tǒng)：

• 為了讓它生產(chǎn)運(yùn)作穩(wěn)定，植入了經(jīng)過(guò)好幾GB數(shù)據(jù)訓(xùn)練和優(yōu)化的黑格人工智能算法、以及自動(dòng)光學(xué)校準(zhǔn)和光強(qiáng)補(bǔ)償?shù)茸詣?dòng)優(yōu)化補(bǔ)償機(jī)制。
• 為了讓它不受材料干擾，材料研發(fā)團(tuán)隊(duì)不斷推出齒科專用樹(shù)脂耗材，在滿足應(yīng)用的性能需求前提下，優(yōu)化材料和設(shè)備所結(jié)合的打印適用性。
• 為了降低操作者的經(jīng)驗(yàn)要求，搭建了封箱式前處理軟件，得益于不斷優(yōu)化，軟件會(huì)自動(dòng)尋找適配方案，操作者只需要按照引導(dǎo)點(diǎn)擊“確定”即可完成工作。
• 為了抵御環(huán)境的影響，建立了規(guī)范化生產(chǎn)環(huán)境勘察改造流程，在設(shè)備裝機(jī)前對(duì)生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行改造。
• 96.3%，這就是4K的還原度。（*數(shù)據(jù)來(lái)源于黑格實(shí)驗(yàn)室50例隨機(jī)測(cè)試結(jié)果）