Comprendere la precisione delle stampanti 3d dentali: definizioni e studi scientifici

Definizione di accuratezza, precisione e tolleranza

Cominciamo con le definizioni: Qual è la differenza tra accuratezza, precisione e tolleranza? Per ogni termine, useremo un bersaglio – un esempio che tutti comprendono per capire questi concetti e per aiutare a visualizzare il significato.

Accuratezza

L’accuratezza è quanto una misurazione è vicina al valore reale. Nel caso di un bersaglio, il valore reale è il centro del bersaglio. Più si è vicini a colpire il bersaglio, più il tiro è accurato. Nel mondo della stampa 3D, il valore reale è uguale alle dimensioni progettate in CAD. Quanto fedelmente la stampa 3D si allinea al progetto digitale?

Precisione

La precisione misura la ripetibilità di una misura: quanto sono coerenti i vostri tiri sul bersaglio? La precisione misura solo questa coerenza; i tuoi colpi potrebbero colpire ogni volta vicino allo stesso punto, ma quel punto non deve essere necessariamente il centro del bersaglio. Nella stampa 3D, questo si traduce in ultima analisi in affidabilità; potete contare sulla vostra macchina per produrre i risultati attesi per ogni stampa?

bersagli

In termini generali di ingegneria, la “precisione” misura generalmente la ripetibilità. Quando si confrontano i materiali per la stampa 3D, “preciso” si intende materiali capaci di stampare geometrie molto intricate.

Tolleranza

Esattamente quanto devi essere preciso? Questo è definito dalla tolleranza, e la tolleranza è definita da voi. Quanto spazio di manovra avete nella vostra applicazione? Qual è una varianza accettabile nella vicinanza alla misura che la precisione sta colpendo? Questo dipenderà dal vostro progetto, per esempio, un provvisorio da inserire in un moncone richiederà tolleranze più strette rispetto ad un portaimpronte personalizzato.

Ritornando alle stampanti 3D, una delle maggiori perplessità di medici e tecnici del settore dentale che frenano l’investimento nella tecnologia 3d, è proprio la questione dell’accuratezza, il fatto che il prodotto di una stampante 3D da banco potrebbe non rispondere alle esigenze di accuratezza proprie dell’uso clinico e necessarie per i dispositivi da utilizzare sul paziente. Sarebbe infatti un problema se gli allineatori creati da modelli stampati non si adattassero e questo renderebbe la stampante 3d un investimento inutile e anche dannoso.

Fortunatamente, tutta la tecnologia odierna e le consulenze specifiche dei distributori, hanno contribuito a diffondere maggior sicurezza e far scoprire che l’hardware giusto ed i giusti materiali consentono di produrre stampe ineccepibili.

Da quando per la prima volta la stampa 3D è approdata negli studi dentistici, sono stati fatti passi da gigante in termini di precisione e accuratezza : alcune di queste macchine sono talmente performanti che quando vengono utilizzate nel flusso di lavoro digitale sono addirittura in gradi di superare  i requisiti clinici minimi richiesti nell’odontoiatria.

Facciamo il punto sulle misurazioni indipendenti

Trovare studi affidabili sull’accuratezza della stampante 3D dentale non è sempre facile. Gli studi verificabili e ripetibili richiedono tempo, risorse ed esperienza per essere completati. Ma trovare fonti attendibili che verificano l’accuratezza e la precisione di una stampante 3D è importante. L’odontoiatria richiede tolleranze estremamente rigide, quindi qualsiasi nuova tecnologia introdotta nella pratica deve essere in grado di fornire risultati altamente affidabili.

Dispositivi dentali come ad esempio i provvisori, devono avere un’accuratezza eccezionale per adattarsi correttamente al moncone o alla sottostruttura.
Quando i manuali tecnici delle stampanti 3D riportano informazioni sulla precisione della stampa finale, spesso sono i risultati di test interni. Sebbene i test interni possano essere una metrica utile, è importante tenere presente che i risultati non sono verificati da una terza parte indipendente e quindi non è detto siano ripetibili. Anche se i risultati sono autentici, il test può essere progettato specificamente per valorizzare un determinato prodotto. Dati affidabili sulle misure di precisione si trovano invece negli studi pubblicati dalle università o da riviste specializzate. Proprio come con qualsiasi prodotto dentale, le affermazioni del costruttore di stampanti 3D dovrebbero sempre essere integrate da prove scientifiche o studi indipendenti.

Comprendere la “precisione” di una stampante 3D dentale

Le metodologie per determinare la “precisione” delle stampanti 3D variano, ma i principi di base tendono a rimanere simili:

  • Stabilire un modello fisico da utilizzare come base
  • Digitalizzare il modello usando uno scanner digitale
  • Utilizzare la stampante 3D per fabbricare un nuovo modello basato sulla scansione digitale
  • Digitalizzare il modello appena fabbricato usando uno scanner digitale
  • Utilizzare il software CAD per misurare la differenza di precisione dimensionale tra il modello stampato in 3D ed il modello originale
  • Ripetere il procedimento sino ad ottenere un set di dati statisticamente significativi

Risultati di un recente studio condotto dalla Tufts University che misura e confronta l’accuratezza della stampa 3D per creare modelli studio con SprintRay Pro rispetto agli stessi modelli in alginato.

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A seconda del software e dei metodi specifici utilizzati, questo processo può misurare migliaia di punti sul modello scansionato. Di tutti questi dati viene poi calcolata una media espressa in micron che rappresenta un indice dell’accuratezza dimensionale della stampante. Utilizzando questo metodo, una stampante con una deviazione media più elevata rispetto al set di dati originale (in questo caso, la scansione del primo modello fisico) ha una precisione dimensionale complessiva inferiore.

Precisione vs. risoluzione XY

La risoluzione XY e l’accuratezza sono a volte usate in modo intercambiabile nel mondo della stampa 3D, ma sono sostanzialmente diverse. Capire questa differenza, e cosa significa per il risultato finale degli apparecchi dentali stampati in 3D, è fondamentale per scegliere la stampante giusta per il vostro ufficio.

Definizione della risoluzione XY

La risoluzione XY si riferisce al più piccolo punto luce che una stampante 3D è in grado di generare. Questo valore è importante innanzitutto perchè ci dice quanto può essere liscia la trama superficiale finale delle parti stampate. In teoria, un basso valore di risoluzione XY significa che la stampante può prototipare dettagli più fini. Questo parametro però rappresenta solo in teoria il dettaglio più piccolo che la stampante può riprodurre, ad esempio proiettando un’immagine su carta in perfette condizioni.

Nella pratica bisogna considerare l’imprecisione sia meccanica che ottica in particolare nelle stampanti economiche, che utilizzano spesso parti e resine preassemblate anziché materiali specifici ed elementi progettati ad hoc. Non si può quindi considerare la risoluzione XY come un indice affidabile di precisione per la stampante dentale 3d.

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La precisione dimensionale

La precisione dimensionale, è la misura della capacità reale che ha una stampante 3D di creare parti fedeli al progetto progetto digitale, con dimensioni esatte. Variazioni minime nella precisione dimensionale possono avere effetti negativi sugli esiti clinici. Sebbene la precisione dimensionale sia più difficile da misurare rispetto alla risoluzione XY, è l’unico modo affidabile per indicare la qualità di stampa di una stampante 3D. Sulla precisione dimensionale influiscono diversi fattori, ad esempio:

  • la tecnologia di stampa 3d (DLP, Laser-SLA e LCD) alla base della stampante
  • la qualità costruttiva dei componenti, come il telaio ed il motore,
  • i materiali del serbatoio,
  • la superficie della piastra di costruzione,
  • la calibrazione della resina e molti altri fattori .

Il modo migliore per determinare la precisione dimensionale di una stampante è ottenerla attraverso test imparziali di terze parti o attraverso riscontri diretti oggettivi. La precisione misura gli output effettivi di una stampante 3D al fine di tracciare un quadro completo della sua capacità di fabbricare repliche fisiche di file digitali.

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Studio Tufts: precisione della stampante dentale 3D

Uno studio recente condotto da un’importante università di odontoiatria ha misurato l’accuratezza della stampante SprintRay Pro confrontandola con quella di un modello in gesso colato all’interno di un’impronta in alginato. I risultati hanno portato a concludere che la SprintRay Pro, utilizzata con una resina specifica, ha prodotto modelli più precisi.

Metodo diretto oggettivo

Acquistando presso la  Feniqx la dima calibrata e stampando poi la controdima con la propria stampante è possibile avere un riscontro diretto oggettivo della precisione dimensionale della propria stampante.

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In entrambi i casi , Sprintray PRO ha superato brillantemente entrambi i test ed oltre a risultare molto accurata, è anche flessibile e veloce e rappresenta una soluzione ideale per i professionisti del settore dentale.