歯科で使用される12種類の3Dプリンターの真度と精度の比較

A comparison of trueness and precision of 12 3D printers used in dentistry.

抄録

はじめに:

プリントされた部品の寸法精度を判断するには、3Dプリントされたモデルとその仮想的な対応物との比較と適合性が必要です。3Dモデルサンプルの解像度と精度は、プリントヘッド/レーザースポットサイズ/スクリーン解像度、造形方向、材料、幾何学的特徴、トポロジーなど、使用される技術や関連する要因に応じて、さまざまな要素によって決まります。

INTRODUCTION: Judging the dimensional accuracy of the resulting printed part requires comparison and conformity between the 3D printed model and its virtual counterpart. The resolution and accuracy of 3D model samples are determined by a wide array of factors depending on the technology used and related factors such as the print head/laser spot size/screen resolution, build orientation, materials, geometric features, and their topology.

目的:

この原稿の目的は、12種類の3Dプリンター、すなわちAckuretta Sol、Anycubic PhotonおよびPhoton S、Asiga Max UV、Elegoo Mars、Envisiontec Vida HD、Envisiontec One、Envisiontec D4K Pro、Formlabs Form 2およびForm 3、Nextdent 5100、Planmeca Creoに関する文献レビューを紹介し、さまざまな予算のこれらのプリンターの精度を研究することである。

AIMS: The aim of this manuscript is to present a literature review on 12 3D printers, namely the Ackuretta Sol, Anycubic Photon and Photon S, Asiga Max UV, Elegoo Mars, Envisiontec Vida HD, Envisiontec One, Envisiontec D4K Pro, Formlabs Form 2 and Form 3, Nextdent 5100, and Planmeca Creo, studying the accuracy of these printers that are of a wide variety of budgets.

デザイン:

本研究では、最近発売された3Dプリンターのうち、まだ精度の研究が行われていないものを対象とする。これらの新しいプリンターは、文献上の先行研究に含まれている可能性のある現行モデルに取って代わるものであるため、統計的に精度が高いか低いかを研究し、これらの結果が臨床に関連するかどうかを議論することが重要である。本研究の目的のため、標準化された印刷可能な物体を使用して、これらの最近の3Dプリンターの精度を測定した。

DESIGN: The present study involves some of the recently released 3D printers that have not yet been studied for their accuracy. Since these new printers will replace current models that may have been included in the previous studies in the literature, it is important to study whether they are statistically more or less accurate and to discuss whether these results are clinically relevant. For the purposes of this study, the use of a standardised printable object was used to measure the accuracy of these recent 3D printers.

材料と方法:

合計12台の3Dプリンターでテストブロックを製作した。すべてのテストブロックは、Z層厚100ミクロン、印刷時間標準設定で印刷した。出来上がったブロックを測定するために、Dentsply Sirona Ineos X5ラボスキャナーを使用してデジタル測定を行い、CloudCompareを使用して各プリンターで製造された各ブロックのXYZ寸法を測定し、マスターSTLとの偏差を測定しました。各測定は、その寸法の中心軸から行いました。

MATERIALS AND METHODS: In total, 12 3D printers produced test blocks. All test blocks were printed using the same settings with 100 micron Z layer thickness and the print time set to standard where applicable. To measure the resulting blocks a digital measurement was taken using a Dentsply Sirona Ineos X5 lab scanner to measure the XYZ dimensions of each block produced on each printer using CloudCompare to measure the deviation compared to the Master STL. Each measurement was taken from the central axis of that dimension.

結果:

同種のサブセットにグループ化すると、グループ内の最も安価な3Dプリンター、すなわちAnycubicプリンターとElegoo Marsは、X寸法とZ寸法において、高価格のAsiga Max UVや中価格のFormlabsプリンターと統計的に異ならない。しかし、Envisiontec OneとD4K Pro、Ackuretta Sol、Asiga Max UVは、一貫して正確なY寸法という点で統計的に優れていた。これらのプリンターは印刷に異なる技術を使用しているが、特定のタイプのプリンター技術が他より正確ということはない。

RESULTS: When grouped into homogenous subsets, the cheapest 3D printers in the group, namely the Anycubic printers and the Elegoo Mars, are statistically not dissimilar to the higher priced Asiga Max UV or even the mid-priced Formlabs printers in the X and Z dimensions. However, the Envisiontec One and D4K Pro, Ackuretta Sol and Asiga Max UV were statistically superior in terms of consistently accurate Y dimension. Although these printers use different technologies to print, no specific type of printer technology is more accurate than the others.

考察:

帰無仮説は真であることが証明された。つまり、真度と精度に関して、3Dプリンティングのさまざまな技術間に有意差は見られなかったということである。記録されたデータの少なくとも2つの次元について、低価格プリンターが高価なプリンターと同様に統計的に正確であるという3Dプリンターの進化は注目に値する。プリンター間の平均誤差に明らかな違いが見られたが、これらのプリンターの性能は例外的と考えられる。とはいえ、Envision One、Envision D4K、Ackuretta Sol、Asiga Max UVプリンターが、全体的な真度35μm以下で最高の性能を示した。

DISCUSSION: The null hypothesis was proved to be true, in that no significant differences were found among the various technologies of 3D printing regarding trueness and precision. The evolution of 3D printers that leads to budget printers being as statistically accurate, for at least two of the dimensions of data recorded, as expensive printers is remarkable. Whilst clear differences in the mean error between the printers were found, the performance of these printers is considered exceptional. Albeit, the Envision One, Envision D4K, Ackuretta Sol and Asiga Max UV printers performed the best with overall trueness under 35 μm.

結論:

本研究は、現在の3Dプリンターのラインナップが臨床的に許容できるレベルの精度を出せることを示している。また、本研究は、X寸法とZ寸法については、低価格プリンターと高価なプリンターの結果に統計的な差がないことを示しているが、Y寸法の測定についてはそうではなかった。この研究により、すべての3Dプリンターが信頼性の高い再現性のあるモデルを作成できることが確認された。

CONCLUSION: This study shows that the current range of 3D printers can produce clinically acceptable levels of accuracy. The present study also shows that there is no statistical difference in the results of budget printers and more expensive printers for the X and Z dimensions but this was not the case for the measurements in the Y dimension. This study confirms that all of the 3D printers can produce a reliable, reproducible model.