怎样借助AI实现齿科制造自动化？这份实用指南送给你

|3DScienceValley· 2023/10/26

人工智能 (AI) 正在改变制造业的面貌。全世界都在谈论人工智能工具可以提高生产力和节省时间。实现这一目标的一个重要方法是重复、耗时的任务的自动化。

3D打印是一项相对较新的技术，在自动化方面落后于钣金制造等更成熟的制造工艺。为了使增材制造的应用更加简化，Oqton 开发了可摘局部义齿 (RPD) 支架的自动分区功能，这一功能可以每天为牙科技师节省时间。这是机器学习将训练有素的员工从繁琐的任务中解放出来并改变牙科生产的完美案例。

Bertram Dental Lab 是最早尝试此功能的实验室之一，它是美国一家大型 RPD 制造商。自动化是他们在Oqton Manufacturing OS中发现的主要优势之一，并且他们在 RPD 细分方面看到了重大进展，这是他们一直希望实现自动化的流程。该实验室的共同所有人蒂姆·伯特伦 (Tim Bertram) 解释道：“只有知道牙科实验室人工智能用途的人才能真正开发出这种能力。”

让我们仔细看看基于人工智能的分区是如何工作的。

3D打印局部义齿支架

偶尔会出现一种远远优于以前使用的任何技术的制造技术。如今 RPD 支架的金属 3D 打印就是这种情况。

在一些实验室中，它已经完全取代了手工铸造。它的工作流程更简单，并且可以生产出更合身、更坚固、符合审美期望的产品。

也就是说，3D打印也需要牙科技师做大量的工作，其中很大一部分涉及重复性任务。这不可避免地让人想起支撑结构。

如果没有支撑结构，就不可能成功3D打印某些零件。然而，支撑结构的存在将导致劳动时间、材料成本和后处理工作的增加。

许多牙科技师花费数小时为 3D 打印 RPD 准备数据，包括手动调整软件生成的支撑。一些软件公司声称提供了解决方案。他们提出了标准支持策略，建议可应用于牙科零件和工业零件。这将使牙科技师能够自动生成正确的支撑。

这只是部分准确。虽然这些标准策略确实考虑了零件的悬伸和位置，但这种自动化水平并不能为 RPD 支架提供令人满意的结果。

RPD支架中所需的支撑量在很大程度上取决于零件的截面 – 扣环需要更密集的支撑，而板需要更少的支撑。技术人员了解如何调整支撑，因此他们会调整自动生成的支撑。这项工作每天可能需要几个小时。

简而言之：RPD 支架的3D打印支撑结构生成非常耗时、劳动密集且成本高昂。

AI为3D打印提供支持

更简单的支撑生成的解决方案在于特征分区。

支撑的密度和数量取决于 RPD 支架的区域，因此需要自动化的任务是识别支架的所有区域，我们称之为分区。如果我们希望软件能够大幅提高效率，那么它对局部义齿的分区精度必须与牙科技师相同，这一点至关重要。

Oqton 通过将 AI 与其他技术相结合，实现了 RPD 自动化分区。这种类型的任务非常适合人工智能。开发此功能的 Oqton 工程师 Vice Rončević 和 Anthony Rathé 解释了该过程的工作原理。

“RPD 分区识别是人工智能与其他基于几何的技术协同工作的一个很好的例子，” Anthony 解释道：“这个系统的核心是基于人工智能的。它可以可靠地识别 RPD 支架的基本区域 – 卡环、连接体、固位网。然而，这并不能直接生成完美的区域分区，所以用途有限。它需要与其他方法相辅相成。”

（AI 会预测上传到 Manufacturing OS 的 RPD 3D 模型的各个部分，这些部分以不同的颜色进行标记。）

由于局部假牙需要适合每个人的解剖结构，因此它们的变化很大。变异性是泛化的一个很好的候选者——这正是人工智能的优势所在。

第一步是在现有的分区 RPD 上训练人工智能模型，以便它可以概括和预测以前“未见过”样本的分区。

这产生了一个能够识别 RPD 的某些区域的模型，但还需要更多细微差别。“训练结束后，人工智能可以预测 RPD 的基本区域，”Vice 解释道：“然而，还有其他区域和次区域需要不同的支撑设计策略，因此人工智能结果也被扩展以考虑这些问题。”

额外的区域至关重要。扣环需要贴合良好，这意味着它们需要非常精确地打印，并且需要正确的支撑策略。橙色区域需要支撑，内部红色部分根本不应该有任何支撑。

为了扩展人工智能预测，该团队使用了一种称为“区域生长”的基于几何的技术，与后处理管道相结合，以消除预测中的小误差。这种自动分区策略可以识别所有相关区域。

自动化3D模型分区的更广泛潜力

自动分区是 Oqton 专门为 3D 打印局部义齿开发的一项功能，但其潜力超出了这一领域。将任何部件分区成其组成特征对于许多下游应用都很有用。
CNC 铣削和零件识别分类、打标和连接杆自动生成只是可以从自动分区中受益的几个过程。由于它能够提高生产效率，Oqton 的专业人工智能团队将继续致力于进一步推进这种方法。