齿科行业如何选择打印机？

21世纪，齿科行业面临着数字化转型的巨大需求，3D打印技术在此过程中扮演着重要角色。随着技术发展，3D打印机的种类也变得丰富起来，其中在齿科行业应用最广的当属光固化3D打印机；选择合适的光固化3D打印机对于牙科加工厂及诊所的数字化转型至关重要。本章节将帮助您深入了解光固化技术，并提供齿科行业打印机的选择建议。

光固化3D打印技术原理

光固化3D打印技术被统称为SLA立体光刻技术，是最早出现的3D打印技术。其原理是基于特定波长的紫外光照射光敏树脂，通过分解光引发剂产生活性物质，引发树脂交联聚合反应，实现树脂从液态到固态的转变。

光固化打印技术发展

基于SLA的技术原理，1988年出现了第一台SLA 3D打印机。 这台3D打印机采用振镜系统控制紫外光束照射光敏树脂液面的位置，使之固化成特定的形状，然后通过树脂逐层堆叠形成完整的打印件。打印前需要将模型处理成一层一层的切片，然后打印机对每一层切片按照光斑的大小进行路径规划，然后控制紫外光束沿着规划好的路径进行扫描，扫描完一层后，控制平台下沉，给下一层固化留出空间并等待液面流平，再进行第二层扫描，以此类推，最终形成一个完整的打印件。

通过控制光斑大小和运动，这种技术理论上可以使模型达到非常高的打印精度。但是精度越高，速度越慢。想要提高速度，意味着要同步提高光源的功率和频率，以保证单位时间内树脂能吸收足够的光能，否则会导致反应不充分而影响模型精度。同时，结构的稳定性也是个挑战，稍微大点的打印机就不适用振镜的方式。因为随着光束倾角的增大，呈现在液面的光斑会变大变椭圆，能量密度降低，打印精度大打折扣。所以对于尺寸较大的打印机需要有独立的X轴和Y轴运动，保证打印过程光斑的一致性，但随之而来的问题是XY轴运动过程中的震动对精度的影响。总之，单纯提高光束的扫描速度是有限的。

那么还有什么方式能提高打印速度呢？

传统的SLA技术是点曝光，需要规划路径，一点点扫描。如果可以像投影仪那样，直接把一层的切片图案投射出来，就可以一次性打印一整层，由此，DLP技术应运而生。其本质就是把点光源换成了一个投影仪，利用投影仪投射出紫外光，进行整层曝光。这样一来就越级式提高了打印的速度。但DLP技术也有不小的局限性，比如分辨率限制。常规1080P的光机，投射192mm*108mm的面积，单颗像素的尺寸只有100μm，这在齿科行业只能算是比较低的精度。当然，如果不在乎打印幅面和成本，用4K的光机投射小尺寸幅面就能达到比较高的精度。此外，受装配精度的影响，每台光机的装配垂直度都可能存在不小的误差，而且即便是调试好了，打印机在安装摆放的时候如果不够水平，也会导致液面和光机不够垂直，产生畸变。所以这时候就出现了上拉式的DLP打印机。

上拉式的打印机光机安装在料槽的底部，料槽的底部使用透光且不易粘连的离型膜。成型时，平台下落到距离料槽底部一个层厚的位置，光源投射到料槽底部进行树脂固化。由于料槽的底部采用光滑的离型膜，且平台是比较容易粘接的金属材料，成型后模型就会被倒挂在平台上，然后逐层堆叠。这种上拉式的结构对打印机摆放的水平度没有太高的要求，但光机和料槽及平台的垂直度至关重要，生产商在装配的时候需要保证误差小于一定的范围。另外，由于上拉式的打印机必须要让模型粘接在平台上才能打印成功，所以打印的前几层必须过度固化，让模型底部紧紧粘接在平台上，其次这种结构不能打印过大过重的模型，否则会有掉版的风险。

由于DLP打印机的稳定性好，寿命长，已经被广泛应用在各行各业。除了超大幅面的工业场景还在使用传统SLA技术，小幅面的高频工业场景都普遍使用DLP打印机。为什么要强调工业生产场景呢？主要原因是元件价格高。核心的光机元件因为可选择性并不多，所以价格一直居高不下。

这种情况一直持续到2017年左右，由于智能手机的普及，LCD屏幕的分辨率越来越高。有人提出，能不能把上拉式DLP打印机的光机部件替换为LCD屏幕+紫外光源的组合呢？基于这个想法就出现了应用手机LCD屏幕的上拉式3D打印机。初代打印机使用的是手机彩色屏幕，普遍透光率差，寿命短，光均度差，稳定性也差，但胜在价格便宜。也就是在这个时候，CHITU团队看到了LCD发展的潜力，做出了全球第一个基于单片机的脱机控制方案，以及配套的CHITUBOX切片软件。随后LCD技术路线一路长虹，LCD打印机市场也开启了爆发式的增长。而随着屏幕技术的发展打印机也变得越来越可靠，从彩屏到黑白专用屏，分辨率从1080p到2k，乃至如今最高的16k，精度越来越高。虽然目前LCD的总体稳定性相比DLP打印机还有差距，但由于价格便宜，精度高，LCD技术在模型手办、齿科、珠宝等行业都有不错的发展。

如何选择合适的打印机

通过上面的技术解析，可以发现SLA、DLP和LCD打印机各有优缺点，需要根据不同的场景需求选择合适的类型。那么齿科行业应该选择什么打印机呢？

目前SLA类型的打印机由于速度太慢，在齿科行业应用极少。应用最广泛的就是DLP和LCD打印机。DLP打印机在齿科的应用已经比较成熟，下沉式的大幅面机器稳定性好，整体效率高，加上正畸和夜磨牙垫对模型表面精度的要求没有太高，通常这类机器被应用在大规模打印比如正畸工厂、夜磨牙垫工厂等领域；但是单机的价格普遍非常高，从2万美元到5万美元不等。这种机器比较合适需要大批量生产的情况。

对于一般的齿科加工厂而言，需要打印的场景比较多，比如修复、种植导板、义齿基托等，可以选择幅面中等的上拉式DLP或LCD打印机。对于诊所而言，因为打印频率比较低，打印场景相对单一，推荐选择小幅面高精度的打印机。DLP打印机的稳定性更好，耐用程度高于LCD打印机，但一般体积要比LCD打印机大许多。综上，如果您注重耐用性，可以选择DLP打印机，如果注重成本效益，可以选择LCD打印机。

在目前的市场中还有不少齿科专用打印机，打印机厂家为了保证用户使用简便，提前对其做了很多内置参数优化的工作。这类打印机不仅有较高的精度，还可以结合厂家推荐的材料直接使用。缺点是可选的材料并不多，且材料价格中包含了很多服务成本，通常来说价格会比较贵。另外厂家为了减少售后，绝大多数都关闭了参数调整的窗口，如果打印参数出现了问题，就必须找售后协助解决。所以，如果您预算充足，期望购买了打印机后可以开箱即用，那么推荐使用齿科专用机。这些专用机有DLP类型的，也有LCD类型的，从精度上来讲差别不大，甚至LCD的会更好一些，主要差异在于耐用性。

另外就是常规的消费类打印机，更多是应用在手办模型行业，但为了追求经济效益，齿科行业使用消费类的LCD打印机的情况也十分普遍。这类打印机价格相对便宜，但是需要自行适配和调整材料的参数，上手成本比较高。优势是可选材料非常广泛，材料成本也比较低。从机器本身的质量上来说，2024年消费类的旗舰机器不会比齿科专用机器差。如果您对切片软件参数比较了解，并且不愿意受打印机厂家限制，想要自由选择材料，同时想以更低的成本入手，您可以尝试使用消费类的LCD打印机。