齿科3D打印精度是越高越好吗？黑格科技“高还原度”重新定义设备效果

南极熊导读：随着3D打印在齿科领域的发展和探索，市面上宣称能应用于齿科的光固化3D打印设备百花齐放。由于齿科应用对精细准确的高要求，精度成了大家在设备中做选择时的主要考量。但是，精度越高，3D打印出来的齿科应用效果就一定越好吗？

大家谈论的“精度”指什么？

3D打印设备往往会给出一个精度指标，这也是大家普遍拿来判断设备精度高低的主要依据：“做导板，精度75um？Pass！精度50um，OK!”
事实上我们正在对比的只是设备上单一配件的工作参数，并不代表设备整体精度。

△模型分层示意

超过90%的3D打印技术都是层堆叠模式，简单理解就像三明治，一片片的不同形状叠在一起，变成立体的模型。每一片的成型效果，以及片与片之间叠加过渡效果，分别代表它的水平面精度和垂直精度。而各类设备标明的“精度”实际仅仅是水平面精度参数。


水平精度和垂直精度有什么区别？

水平面精度即XY轴的精度，是成型面的图像构造能力，是设备光学元件的理论效用。

SLA是激光光斑扫描成型，类似用笔涂色块。因此它的XY轴精度参数即指其笔头（光斑）的最小直径，约80-120um。

△SLA扫描的图 I 来源于网络

而DLP、LCD的3D打印成型方式都类似二维码，由许多小方块构成一个图像。每个小方块即单个像素点，它的大小便是其图像最小构建能力，即DLP、LCD的XY轴精度参数。

△DLP投影概念图

3D打印的可是三维模型，所以实际上，它还有层与层的垂直精度要求。就如同样大小的三明治，每层厚度越薄，那么构成的片数量越多，层与层过渡越好，垂直表面越精细。

这个精度参数是成型面的厚度细分，最小是25um，由Z轴运动配件的最小步幅决定。层厚是可以在打印参数中设置的，好比台阶，一个台阶是25um高，我们可以选择一次走一个台阶或者数个台阶。

因此，设备的精度高低只是凭借单一的XY轴精度参数做对比，那就太片面了。

而且！无论Z轴精度参数也好、XY轴精度参数也好，这些指标实际上是配件所提供的精度能力，它能为我们提供设精度参考值，并不能描述设备打印能力。

理论精度为什么不能描述设备3D打印能力？

并不是配件具有高精度参数，设备就能有这么强的打印效果。人类的恒牙理论寿命是70年，但由于生长情况、饮食、清洁、伤病等影响，它往往没法达到如此长寿命。

设备也是如此，配件的质量和装配的好坏会影响其精度能力，比如一台DLP设备即使分辨率高，如果LED光源质量差，也发挥不出高分辨率的效果。

在微距拍摄甚至肉眼下，我们能明显区分出不同精度打印的牙模表面纹路差异。有心的用户会发现，同样一个切片打印文件，同样一种树脂，换另一台同款设备去打印，表面也是存在差异的。

△80umVS50um微距拍摄纹理对比

这是因为：设备的3D打印能力不仅和其关键配件的配置质量有关，与设备装配、软件控制、匹配树脂等因素也有着密切联系。

相信大家在使用中遇到过这种情况：打印作业出现了问题，要排查原因需要对设备、耗材、数字模型、切片等多方面去着手，因为这些因素都将会对模型打印效果产生影响。

也即是说，设备的理论精度做得很好，那么它发挥的好坏就会在使用者手上，要求使用者对3D打印技术原理及工艺有较深的理解才能产出优质打印效果。

不仅如此……

上述问题仅仅是一种静态下的情况。而我们将时间再拉长一点，在全幅面、多次重复下打印，如果设备缺乏感知反馈功能，那么还会出现不同位置、不同批次的同个模型产生差异的情况。

因此理论精度并不能定性设备的打印效果。

什么才是检验3D打印效果的最佳标准？

黑格在做设备开发中发现了这个问题：目前所有的精度描述都是以设备角度出发去衡量的，这是一种因定义，它可以评判设备的好坏，但并不能评判它交付到用户手上时生产结果的好坏。

因此黑格采用了另一种果定义——还原度：将数字模型打印出来后，再次将其扫描，得到的扫描模型与原数字模型进行重叠对比的重合率。


△反扫重合率：绿色面积越大重合率越高(*扫描会存在细微误差，这种误差在打印模型应用要求误差范围内，可被允许存在）

这种简单粗暴的方式直指3D打印的本质——所见即所得。以打印模型的还原度衡量设备的动态生产能力。覆盖了精度、表面质量、打印细节、尺寸误差、结构吻合等描述3D打印能力的各个维度，是检验打印能力的最佳标准。
在描述设备打印效果上，还原度比精度更精准，更贴合使用参照依据。

如何才能做到高还原度？

在前文中，我们提到了既然设备、耗材、数字模型、切片以及软件算法、工作环境都会对3D打印质量产生影响。而黑格希望兑现3D打印所见即所得的愿景，让用户摆脱各类影响因素的桎梏，享受科技带来的便捷。

仅仅是提供优质的设备，还不够。

如何做到高还原度？经历过无数的弯路和探索，黑格的最终答案是全生态闭环与反馈。

△4K应用场景化

黑格科技最新一代齿科解决方案——Ultracraft A2D 4K，是一台齿科专用的旗舰型3D打印机，搭配了4K呈效光学组件和工业级Z轴运动组件，理论精度值达到了±26.8um。这个精度值很高，当然，仅仅如此是不够的。

Ultracraft A2D 4K不仅是一台高精度设备，背后还是需要数百人团队、数百斤研究资料、几GB数据来支持的生态系统：

• 为了让它生产运作稳定，植入了经过好几GB数据训练和优化的黑格人工智能算法、以及自动光学校准和光强补偿等自动优化补偿机制。
• 为了让它不受材料干扰，材料研发团队不断推出齿科专用树脂耗材，在满足应用的性能需求前提下，优化材料和设备所结合的打印适用性。
• 为了降低操作者的经验要求，搭建了封箱式前处理软件，得益于不断优化，软件会自动寻找适配方案，操作者只需要按照引导点击“确定”即可完成工作。
• 为了抵御环境的影响，建立了规范化生产环境勘察改造流程，在设备装机前对生产环境进行改造。
• 96.3%，这就是4K的还原度。（*数据来源于黑格实验室50例随机测试结果）