歯科用 3D プリントの精度は高ければ高いほど良いのでしょうか?ハイジテクノロジーの「ハイリダクション」が機器の効果を再定義

南極熊の紹介: 歯科分野での 3D プリントの発展と研究により、歯科で使用できると主張する光硬化型 3D プリントデバイスが市場に数多く登場しています。歯科用途では精度と正確さが厳しく求められるため、機器を選択する際には正確さが主な考慮事項となります。しかし、精度が高ければ高いほど、3D プリントされた歯科用アプリケーションの効果は高くなるのでしょうか?

「精度」とはどういう意味ですか?

3D プリント機器は精度指標を示すことが多く、これは機器の精度を判断する主な基準にもなります。「ガイドプレートの作成、精度は 75um ですか? 合格! 精度は 50um で OK!」
実際、デバイス上の単一のアクセサリの動作パラメータのみを比較しており、デバイスの全体的な精度を表すものではありません。

△モデル階層図

3D プリント技術の 90% 以上はレイヤースタッキングモードです。これは、さまざまな形状のピースを積み重ねて 3 次元モデルを形成するサンドイッチとして簡単に理解できます。各ピースの成形効果とピース間の重ね合わせた遷移効果は、それぞれ水平精度と垂直精度を表します。さまざまなタイプの機器に表示されている「精度」は、実際には水平面精度パラメータのみです。

水平精度と垂直精度の違いは何ですか?

水平面精度、すなわちXY軸の精度は、成形面の像構成能力であり、装置の光学素子の理論的な効用である。

SLA は、ペンで色のブロックを塗るのと同じように、レーザースポットスキャンによって形成されます。したがって、XY 軸精度パラメータはペン先 (光点) の最小直径を指し、約 80 ～ 120um です。

△SLAスキャン画像Iはインターネットから取得

DLP と LCD の 3D 印刷方法は QR コードに似ており、多数の小さな四角形が画像を形成します。それぞれの小さな四角形は単一のピクセルであり、そのサイズは最小の画像構成能力、つまり DLP および LCD の XY 軸精度パラメータです。

△DLP投影コンセプトマップ

3D プリントは 3 次元モデルなので、実際にはレイヤー間の垂直精度の要件もあります。同じサイズのサンドイッチと同様に、各層が薄いほど、より多くのスライスで構成され、層間の移行がより良くなり、垂直面がより細かくなります。

この精度パラメータは成形面の厚さの細分化であり、最小値は 25um で、Z 軸モーションアクセサリの最小ステップによって決まります。レイヤーの厚さは、ステップと同様に印刷パラメータで設定できます。ステップの高さは 25um です。一度に 1 ステップまたは複数のステップを実行することを選択できます。

したがって、単一の XY 軸精度パラメータのみに基づいて機器の精度を比較するのは、あまりにも一方的になります。

そして！ Z 軸精度パラメータであれ、XY 軸精度パラメータであれ、これらのインジケータは実際にはアクセサリによって提供される精度機能です。精度の基準値を提供することはできますが、デバイスの印刷機能を説明することはできません。

デバイスの 3D 印刷機能を理論的な正確さで説明できないのはなぜですか?

付属品のパラメータが高精度であるからといって、機器が強力な印刷効果を発揮できるわけではありません。人間の永久歯の理論上の寿命は70年ですが、成長、食事、清掃、怪我などの影響により、それほど長い寿命に達しないこともよくあります。

機器についても同様です。付属品や組み立ての品質は、その精密機能に影響します。たとえば、DLP デバイスの解像度が高くても、LED 光源の品質が悪ければ、高解像度の効果は得られません。

マクロ撮影や肉眼でも、異なる精度で印刷された歯型の表面の質感の違いをはっきりと区別できます。注意深いユーザーは、同じスライス印刷ファイル、同じ樹脂を、同じモデルの別のデバイスで印刷すると、表面に違いがあることに気付くでしょう。

△80umVS50umマクロ撮影質感比較

その理由は、デバイスの 3D 印刷機能は、主要なアクセサリの構成品質に関係するだけでなく、デバイスの組み立て、ソフトウェア制御、樹脂のマッチングなどの要素にも密接に関係しているからです。

使用中に誰もがこのような状況に遭遇したことがあると思います。印刷ジョブに問題があります。原因を突き止めるには、機器、消耗品、デジタルモデル、スライスなど、さまざまな側面から始める必要があります。これらの要素はモデルの印刷効果に影響を与えるからです。

言い換えれば、装置の理論的な精度が非常に優れている場合、そのパフォーマンスはユーザーに依存し、ユーザーは高品質の印刷結果を生成するために 3D 印刷技術の原理とプロセスを深く理解する必要があります。

それだけではありません…

上記の問題は単なる静的な状況です。時間を少し延長し、フルフォーマットで複数回印刷すると、機器に認識フィードバック機能がない場合は、同じモデルでも場所やバッチによって違いが生じます。

したがって、理論的な精度では機器の印刷効果を判断することはできません。

3D プリントの結果をテストするための最良の標準は何ですか?

Heiger 氏は、機器の開発中にこの問題を発見しました。現在、すべての精度の説明は、機器の観点から測定されています。これは、機器の品質を判断できる因果的な定義ですが、ユーザーに届けられたときの生産結果の品質を判断することはできません。

そのため、ハイガーは結果の別の定義、つまり復元度を採用しました。デジタルモデルを印刷した後、再度スキャンし、重ね合わせて比較することで、スキャンしたモデルと元のデジタルモデルとの重なり率を取得します。

△バックスキャンオーバーラップ率：緑色の領域が大きいほど、オーバーラップ率が高くなります（※スキャンには若干の誤差が生じますが、印刷モデルの適用に必要な誤差範囲内で許容されます）

この単純で大雑把な方法は、3D プリントの本質、つまり見た目通りのものが得られるという本質に直接迫ります。装置の動的生産能力は、印刷されたモデルの復元度によって測定されます。精度、表面品質、印刷の詳細、寸法誤差、構造の適合など、3D 印刷機能を表すすべての次元をカバーしており、印刷機能をテストするための最良の標準です。
デバイスの印刷効果を説明する場合、精度よりも復元度の方が正確であり、参考に適しています。

どうすれば高い復元力を実現できるのでしょうか?

前回の記事では、機器、消耗品、デジタルモデル、スライス、ソフトウェアアルゴリズム、作業環境がすべて 3D プリントの品質に影響を与えることを説明しました。 Heige は、3D プリントで見た通りのものが得られるというビジョンを実現し、ユーザーがさまざまな影響要因の束縛から解放され、テクノロジーがもたらす利便性を享受できるようにしたいと考えています。

単に高品質の機器を提供するだけでは十分ではありません。

高い復元力を実現するには？数え切れないほどの回り道と探求を経て、ハイガーの最終的な答えは、完全な生態学的閉ループとフィードバックでした。

△4K応用シナリオ

Heige Technology の最新世代の歯科ソリューションである Ultracraft A2D 4K は、歯科専用の主力 3D プリンターです。4K レンダリング光学コンポーネントと産業グレードの Z 軸モーションコンポーネントを搭載し、理論上の精度は ±26.8um です。これは高精度な値ですが、もちろんそれだけでは十分ではありません。

Ultracraft A2D 4K は高精度のデバイスであるだけでなく、それをサポートするには数百人のチーム、数百ポンドの研究材料、数 GB のデータを必要とするエコシステムでもあります。

安定した生産オペレーションを確保するために、数GBのデータでトレーニングおよび最適化されたHeige人工知能アルゴリズムと、自動光学キャリブレーションや光強度補正などの自動最適化および補正メカニズムが組み込まれています。
材料による干渉を防ぐために、材料研究開発チームは特殊な歯科用樹脂消耗品を継続的に発売し、アプリケーションの性能要件を満たしながら、材料と機器の組み合わせの印刷適用性を最適化しています。
オペレーターの経験要件を軽減するために、カートンシール前処理ソフトウェアが構築されました。継続的な最適化により、ソフトウェアは自動的に適切なソリューションを見つけ、オペレーターは指示に従って「OK」をクリックするだけで作業を完了できます。
環境の影響に耐えるために、設備を設置する前に生産環境を変革するための標準化された生産環境調査および変革プロセスが確立されています。
96.3%、これが4Kの復元度です。（*データはHeiger Laboratoryのランダムテスト50件の結果から得たものです）

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