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[헵시바 3D프린팅 임상] 4편. 적합한 치과용 3D프린터의 검토방안①
제로 편집팀  |  zero@dentalzero.com
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승인 2018.11.28  13:36:48
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치과계에 디지털화가 진행됨에 따라 3D프린터 및 관련 기술에 대한 관심은 높아지고 있지만 현재로서는 정보를 얻기 힘든 것도 사실이다. 변화하는 상황에 맞춰 새로운 먹거리 발굴 내지 정보 획득이 시급한 기공계인 만큼 이번호부터는 치과계 디지털화로 인해 가장 기대되는 분야 중 하나인 3D프린팅에 대한 정보를 헵시바주식회사(Veltz3D)로부터 전달받아 시리즈로 소개한다.

   
 

1. 서론
3D프린터에 대한 관심이 많지만 품질에 대한 신뢰도는 높지 않은 편이다.
아직 치기공업계에서 요구하는 품질 수준에 미치지 못하는 일반 데스크탑 3D프린터들이 성급하게 시장에 유입되면서 부정적인 인식이 확산된 부분도 있고, 보철물제작용 3D프린터에 대한 실질적인 정보도 매우 제한적이었기 때문으로 보인다.


3D프린터에 대해 ‘된다’, ‘안된다’ 식으로 단정 짓기보다는 검토해야 할 부분들을 차근차근 살펴보면서 용도에 맞는 장비를 잘 선택하는 것이 현명하다.
이미 글로벌 기업들은 3D프린터를 잘 활용해서 수익모델을 창출해내고 있다.
우리도 미루기보다는 제대로 알아보고 활용해서 경쟁력을 갖춰야 할 시점이다.
치과기공소는 분야별로 특화되어 있는데 이번 호에서는 크게 교정, 덴처, 보철로 구분해서 각 분야에 적합한 3D프린터를 설명하고자 한다. 특히 보철분야에서는 소재별로 검토사항를 세부적으로 설명한다.
(본지에서 사용한 사진은 저작권 문제가 없도록 필자가 연구개발과정에서 직접 촬영한 사진들을 사용함을 양해바랍니다.)

2. 출력물의 측정
2-1. 출력물의 측정
치과기공물은 일반적인 거리측정도구로는 부족하다.
형태가 유기적이고 전 영역에 걸친 비정형적 수축 현상이 있기 때문이다.

   
 

따라서 치과기공물의 측정은 정밀한 모델스캐너를 사용해 매칭을 보아야 한다. 3D프린팅 된 파트를 스캔하고 스캔한 데이터를 원본 데이터와 중첩해서 진도를 확인하는 방법이다.

   
 
   
 

2-2. 측정관련용어
흔히 출력물이 원래 치수와 비교할 때 얼마나 정확하게 출력되는지를 확인하려고 정밀도를 물어보는 경우가 있는데, 이것은 정밀도가 아닌 정확도의 개념이다. 측정관련 용어는 KS P ISO 1942에 정의되어 있으며 간략히 정리하면 다음과 같다.

   
 

정확도(Accuracy)는 측정결과와 측정량의 참값이 일치하는 정도를 의미한다.
진도(Trueness)는 다수의 측정결과의 산술평균치의 참값과의 (또는 수용된 기준치와의) 일치정도를 나타내는 것이다.
흔히 말하는 정밀도(Precision)는 독립적인 측정결과들이 서로 일치하는 정도를 나타내는 것이다.
정확도는 진도와 정밀도를 포괄하는 의미로 정확도가 높을수록 측정을 반복해도 같은 측정값이 나올 확률이 높기 때문에 재현성도 높다.

예를 들어 5회 측정을 하여 측정값을 아래와 같이 과녁에 표시했을 때, 둘 다 정확도가 떨어지는데 A는 참값에는 가까우나 측정점들과의 간격이 멀기 때문에 정밀도가 떨어진다고 할 수 있다.

   
 

반대로 B는 참값에서는 떨어져 있어서 진도는 좋지 않지만 측정값들이 매우 가깝게 분포되어 정밀도는 높다고 할 수 있다. 진도와 정밀도가 모두 우수할 때 정확도가 높다고 할 수 있다.

2-3. 출력결과물 측정시점
적용가능 여부를 결정하기 위해서는 정확한 측정이 선행되어야 한다.
3D프린팅된 광중합레진의 특성상 노출된 장소나 시간에 따라 변형이나 수축이 어느 정도 발생할 수 있기 때문에 ‘출력-세척-후경화-서포트제거’의 전 과정을 마친 시점에서 바로 측정한 값을 기준으로 평가할 것을 추천한다.
후경화과정에서의 뒤틀림이나 변형을 줄이기 위해 서포트는 최종적으로 제거하는 것이 일반적인 방법이다.

3. 교정용 3D프린터
교정은 해외의 유명한 투명교정 브랜드의 성공적인 사업으로 인해 3D프린팅의 상용화 사례로 잘 알려져 있다. 투명교정은 어느 정도 규모를 갖춘 전문기업들이 사업에 참여하고 있는 편인데 생산량에 맞도록 장비의 사양을 검토하고 선정하면 된다. 최근 투명교정용 셋업모델의 제작에서 산업용 SLA방식이 선호되고 경향이 있는데, 이것은 저렴한 소재의 선택이 가능하다는 점과 비교적 후가공이 간편하기 때문으로 보인다.

   
 
   
 

작업수량이 많지 않은 랩에서는 소형장비(DLP/SLA)로도 충분히 대응할 수 있다.
물론 전통적인 와이어교정용 모델제작에서도 시간과 노동력을 크게 절감할 수 있는 장점이 있다.
교정모델은 100micron으로 적층해도 문제가 없으며, 필자의 경험으로는 클라이언트별로 요구하는 공차를 기준으로 매칭률이 90% 범위 내에 들어오면 문제가 없었다.

   
 

투명교정용 셋업모델제작을 염두에 둔다면 진공포밍시 변형이 생기지는 않는지 확인해야 한다. 두께가 다른 Sheet를 사용하는 경우 한 개의 셋업모델에서 많게는 3번까지도 포밍을 하게 되는데 열과 압력으로 인해 모델이 변형될 수도 있기 때문이다.

   
 

특히 재료비 절감을 위해 셋업모델의 내부를 비워서 2~3mm 두께로 출력하는 경우는 더욱더 그렇다. 소재의 열변형온도는 두께에 따라 다르기 때문에 데이터를 그대로 믿기보단 실제 포밍횟수에 따라 어느 정도 변형이 일어나는지 모델스캔을 통해 확인해 본다면 충분한 검토가 될 수 있다.

   
 

4. 덴처제작용 3D프린터
아직 완전한 덴처를 3D프린터로 모두 제작하는 것은 이른 시점이다.
최근 디지털덴처라는 용어는 총의치가 라이브러리화 되어 캐드로 디자인되고 제작프로세스에 3D프린터가 활용되고 있다는 정도로 이해하는 것이 맞다.
3D프린터가 덴처 제작에 사용되는 것은 덴처프레임을 캐스팅하는 것과 덴처베이스를 출력하는 것이다. 최근 미국에서 3D프린터용 덴처베이스 소재가 FDA의 승인을 받았는데 덴처에서도 본격적인 3D프린터의 활용이 될지 기대되는 부분이다.

   
   
 

위 인증된 덴처베이스는 DLP방식의 3D프린터에서 가능하다.
아직은 인증소재를 다양하게 접할 수 있지 않기 때문에 덴처를 목적으로 한다면 조금 여유를 갖고 기다려 볼 필요가 있다.

5. 보철용 3D프린터
보철에는 다양한 소재를 사용하게 되는데, 3D프린터는 장비와 소재가 서로 최적화 연동되어 있기 때문에 전용소재를 추천한다.
하지만 다른 소재를 사용할 수 있도록 오픈-플랫폼을 지원하는 3D프린터도 있기 때문에 필요한 소재와 장비를 잘 고려해서 선택할 필요가 있다.

   
 

오픈-플랫폼을 지원하는 장비 제조사의 경우 해외의 유명소재들에 대해서는 대부분 설정값을 보유하고 있기 때문에 제조사에 요청을 해보면 된다.
최근 보철용 3D프린터 소재로 일반화된 소재별로 주요 검토사항을 설명한다.

5-1. 크라운제작
출력물에 대해서는 적합과 마진을 기본적으로 충족한다면 소재가 중요하다.
급소환이 일반화된 국내환경에서 일반 Wax와 동일한 스케줄을 사용해서 서로 혼용해서 사용할 수 있어야 기공소 환경에 문제 되지 않는다. 링을 꼭 써야 한다든지 소환스케줄을 별도로 관리해야 한다면 기공소의 작업효율과 생산성에 분명히 큰 문제를 주게 된다. 매몰재와 캐스트 소재는 서로 소환과정에서 열에 의한 팽창이 있기 때문에 폰틱이 크거나 캐스팅 양이 많을 경우 크랙이 발생될 가능성이 크다.

   
 

3D프린팅된 캐스트패턴은 소환 시 매몰재의 고열과 압력에 변형되지 않아야 한다. 또한 매몰재의 경화 이후 캐스트패턴의 팽창과 번아웃(Burn-out)과정에서 크랙이나 표면손상이 되지 않아야 한다. 이렇게 매몰재와의 궁합이 중요하기 때문에 어떤 매몰재를 사용할 때 가장 좋은 결과를 얻을 수 있는지 제조사로부터 정보를 얻어야 한다. 또한 캐스팅 소재는 소환 후 잔류고형물(ash residue)가 0.5~1.0w% 이하여야 한다.

   
 


최종적으로는 캐스팅 결과물을 확인해보아야 한다. 일반적으로 3본 브릿지 정도에 수준에서는 문제점이 발견되기 어렵지만 5본 브릿지 이상을 테스트해보면 틸트나 변형이 없는지 확인해볼 수 있고, 캐스팅 후 적합과 마진의 최종확인을 하면 된다.
고무적인 것은 국산제품들의 캐스팅 소재가 해외우수 제품과 대등하거나 더 좋다.
현재 풀마우스 브릿지도 문제없이 사용할 수 있는 수준이다.

   
 

<다음호에 계속> 

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