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Confronto tecnico tra le 12 stampanti 3D più utilizzate nel settore dentale

Nel settore odontoiatrico, la tecnologia delle stampanti 3D ha rivoluzionato le metodologie di lavoro, offrendo una precisione senza precedenti e una notevole riduzione dei tempi di produzione. Questo capitolo esplora un confronto tra alcune delle stampanti 3D più rilevanti nel settore dentale, evidenziando le loro caratteristiche distintive e le potenzialità nel migliorare l’efficienza e la qualità dei trattamenti odontoiatrici.

In questo articolo voglio fare una comparazione tra la Precisione e la Trueness di 12 stampanti 3D tra le più utilizzate al mondo nel settore dentale prendendo come riferimento un articolo pubblicato nel 2022 su Nature.

Che cos’è la Precisione e che cos’è la Trueness?

Relativamente al settore della Stampa 3D i termini “precisione” e “trueness” (veridicità) hanno significati specifici e distinti:

Precisione (Accuracy): La precisione si riferisce a quanto un insieme di misurazioni è vicino al valore vero o valore di riferimento. In sostanza, è la misura di quanto sia vicino il risultato di una misurazione (o di una serie di misurazioni) al valore effettivo dell’oggetto misurato.
Una stampante 3D precisa produce oggetti le cui dimensioni sono molto vicine a quelle proprie del modello digitale.
Se una stampante 3D ha una precisione elevata, significa che può riprodurre con bassissimo errore le dimensioni e le forme del modello digitale originale.

In pratica:

Precisione è più focalizzata sulla consistenza dei risultati. Ad esempio, se si stampa più volte lo stesso oggetto con una stampante 3D e tutte le copie sono molto simili tra loro, la stampante è considerata precisa. Tuttavia, se tutte queste copie sono sistematicamente più grandi o più piccole delle dimensioni previste, c’è un problema di trueness.

Trueness si concentra sulla correttezza media dei risultati. Una stampante con un alto trueness produrrà oggetti le cui dimensioni medie sono molto vicine a quelle del modello digitale, anche se c’è una certa variazione tra le singole stampe.

Il documento analizzato confronta 12 stampanti 3D, che variano notevolmente per caratteristiche, costo e prestazioni. Queste includono modelli popolari come Anycubic Photon, Photon S, Asiga Max UV, Elegoo Mars, e una serie di stampanti di marchi rinomati come Envisiontec (con i modelli Vida HD, One, D4K Pro) e Formlabs (Form 2 e 3). Inoltre nella comparazione inseriamo anche la Nextdent 5100 e la Planmeca Creo che sono state anch’esse oggetto di studi.

Stampanti 3D oggetto di analisi:

Anycubic Photon

Produttore: Shenzhen
Paese: Cina
Tecnologia: LCD-based SLA 3D Printer (wavelength 405 nm)
Dimensioni piattaforma: 115 × 65 × 155 mm
Velocità max: 20 mm/h
Specifiche: XY DPI: 47 μm (2560*1440)


Anycubic Photon S

Produttore: Shenzhen
Paese: Cina
Tecnologia: LCD-based SLA 3D Printer (wavelength 405 nm)
Dimensioni piattaforma: 115 × 65 × 165 mm
Velocità max: 20 mm/h
Specifiche: XY DPI: 47 μm (2560*1440)


Asiga MAX UV

Produttore: Sydney
Paese: Australia
Tecnologia: DLP (UV LED 385 or 405 nm)
Dimensioni piattaforma: 119 × 67 × 75 mm
Velocità max: 20 mm/h
Specifiche: XY DPI: 62 μm (1920*1080)


Elegoo Mars

Produttore: Shenzhen
Paese: Cina
Tecnologia: LCD-based SLA 3D Printer (wavelength 405 nm)
Dimensioni piattaforma: 119 × 68 × 155 mm
Velocità max: 22.5 mm/h
Specifiche: XY DPI: 47 μm (2560*1440)
Envisiontec Vida HD

Produttore: Envisiontec Inc
Paese: USA
Tecnologia: DLP (UV LED 385 nm), cDLM
Dimensioni piattaforma: 140 × 79 × 100 mm
Velocità max: 47 mm/h
Specifiche: XY DPI: 73 μm (1920*1080)


Envisiontec ONE

Produttore: Envisiontec Inc
Paese: USA
Tecnologia: DLP (UV LED 385 nm), cDLM
Dimensioni piattaforma: 180 × 101 × 175 mm
Velocità max: 45 mm/h
Specifiche: XY DPI: 93 μm (1920*1080)


Formlabs Form 2

Produttore: Formlabs
Paese: USA
Tecnologia: SLA (UV laser 405 nm)
Dimensioni piattaforma: 350 × 330 × 520 mm
Velocità max: 20 mm/h
Specifiche: Laser spot 140 μm


Formlabs Form 3

Produttore: Formlabs
Paese: USA
Tecnologia: SLA (UV laser 405 nm)
Dimensioni piattaforma: 145 × 145 × 185 mm
Velocità max: 30 mm/h
Specifiche: Laser spot 85 μm


Nextdent 5100

Produttore: 3D Systems
Paese: Paesi Bassi
Tecnologia: DLP (UV LED 405 nm)
Dimensioni piattaforma: 124.8 × 70.2 × 196 mm
Velocità max: 65 mm/h
Specifiche: XY DPI: 65 μm (1920*1080)


Creo

Produttore: Planmeca
Paese: Finlandia
Tecnologia: DLP (UV LED 405 nm)
Dimensioni piattaforma: 130 × 81.5 × 130 mm
Velocità max: 10 mm/h
Specifiche: XY DPI: 68 μm (1920*1080)
Sol

Sol

Produttore: Ackuretta
Paese: Taiwan
Tecnologia: LCD-based SLA 3D Printer (wavelength 385 or 405 nm)
Dimensioni piattaforma: 128 × 80 × 120 mm
Velocità max: 45 mm/h
Specifiche: XY DPI: 49 μm (2560*1440)


D4K Pro

Produttore: Envisiontec Inc
Paese: USA
Tecnologia: DLP (UV LED 385 nm), cDLM
Dimensioni piattaforma: 148 × 83 × 110 mm
Velocità max: 45 mm/h
Specifiche: XY DPI: 50 μm, Enhanced Resolution: 25 μm (1920*1080)


La precisione e la trueness di tutte queste stampanti 3D è stata analizzata adottando una metodologia standardizzata. Si è infatti proceduto alla stampa di blocchi di test utilizzando impostazioni uniformi per tutti i dispositivi, specificamente con uno spessore di strato Z di 100 micron e un tempo di stampa standardizzato laddove applicabile. Dopo la stampa, i blocchi sono stati sottoposti a un trattamento post-stampa, seguendo le istruzioni del produttore, che includevano un lavaggio con alcol e un’adeguata polimerizzazione per la resina utilizzata.
Per garantire la centralità e l’omogeneità del processo di stampa, tutti i blocchi di test sono stati posizionati al centro della piattaforma di costruzione della stampante. Non sono stati utilizzati supporti durante la stampa.

Risultati sorprendenti

Il risultato ribalta la comune aspettativa che un costo più elevato corrisponda a una maggiore qualità di stampa: sembra pertanto che anche le stampanti 3D più accessibili sono in grado di raggiungere livelli di precisione comparabili a quelli dei modelli premium.

Nell’analisi dei dati dello studio si osserva una sorprendente uniformità di prestazioni tra stampanti 3D di differenti fasce di prezzo. Il confronto tra dispositivi economici e quelli di fascia alta non ha rivelato particolari differenze statisticamente significative in termini di precisione e veridicità. L’articolo di Nature sostiene che questo risultato ribalta la comune aspettativa che un costo più elevato corrisponda a una maggiore qualità di stampa: sembra pertanto che anche le stampanti 3D più accessibili sono in grado di raggiungere livelli di precisione comparabili a quelli dei modelli premium.

Lo studio ha analizzato la precisione su tutti e tre gli assi cartesiani (X, Y e Z), in pratica ha analizzato quanto le 12 stampanti analizzate fossero precise sui tre assi. Nello specifico alcune stampanti si sono distinte per la loro superiorità nella precisione lungo l’asse Y. Modelli come l’Envisiontec One e il D4K Pro, insieme all’Ackuretta Sol e all’Asiga Max UV, hanno dimostrato una costante accuratezza nella dimensione Y, risultando statisticamente superiori alle altre stampanti analizzate.

In questo grafico che ho realizzato a partire dai dati del lavoro di analisi vediamo l’accuratezza di ogni stampante sui singoli assi di stampa x, y e z.

In quest’altro grafico che ho realizzato invece vediamo una “Media” delle accuratezze generali sui tre assi delle singole stampanti analizzate:

Se dovessimo quindi tracciare una classifica tra le stampanti ritenute più accurate potremmo rappresentarle in una Tag Cloud in cui si rende evidente che la Form 2 risulta essere la stampante con un migliore profilo di accuratezza:

Più in generale ecco la “classifica” delle stampanti 3D in base alla loro accuratezza dalla più accurata alla meno accurata:

  • D4K Pro (0.014mm)
  • Ackuretta Sol (0.02 mm)
  • Envisiontech One (0.031 mm)
  • Asiga Max UV (0.031 mm)
  • Nexdent 5100 (0.041 mm)
  • Planmeca Creos (0.0423 mm)
  • Anycubic Photon (0.047 mm)
  • Anycubic Photon S (0.0493 mm)
  • Elegoo Mars (0.0573 mm)
  • Form 3 (0.0903)
  • Envisiontech Vida (0.1087 mm)
  • Form 2 (0.1457 mm)


Oltre a questo, è stato constatato che tutte le stampanti esaminate sono capaci di produrre modelli con un livello di affidabilità e riproducibilità che rientra entro i limiti di tolleranza clinicamente accettabili e questo è un dato notevolmente importante per la pratica clinica odontoiatrica e odontotecnica.
Ciò significa che, indipendentemente dal modello o dal prezzo, le stampanti 3D nel settore dentale possono essere considerate strumenti validi e affidabili per la produzione di componenti dentali con requisiti di precisione rigorosi.

L’uniformità di risultati ottenuti in termini di prestazioni e di veridicità delle 12 stampanti analizzate porta a stabilire che la scelta di una stampante 3D nel settore dentale può essere guidata più dalle caratteristiche specifiche desiderate, come la velocità di stampa o le dimensioni del piatto di stampa, piuttosto che dalla sola accuratezza dimensionale. Questo probabilmente suggerisce che il miglioramento continuo delle tecnologie di stampa 3D hanno livellato il campo di gioco, permettendo anche ai modelli meno costosi di competere in termini di qualità.

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