Technique & Digital 임상
Direct Metal Laser Sintering(DMLS) System을 이용한 Metal coping의 제작
고려대학교 대학원 보건과학과 치의기공 전공
Abstract
In dentistry, the major developments of dental CAD/CAM systems occurred in the 1980s. A variety of CAD/CAM systems have been applied to the total process for fabricating restorations. The use of dental CAD/CAM systems is promising not only in the field of crowns and FPDs but also in other fields of dentistry. In the last few years the development of direct metal laser sintering(DMLS) processes have substantially broadened the field of application of Co-Cr alloy, Ni-Cr alloy, stainless steel alloy, titanium alloy. By means of a high energy focused laser beam, a localized region of a thin layer of metal powder directly fuses, in accordance with a sliced 3D computer aided design (CAD) model. In this article, We reviewed Direct Metal Laser Sintering (DMLS) System.
* Corresponding author: kjh2804@korea.ac.kr
서 론
최근 치과 기공계는 혁신이라는 단어가 어울릴 정도로 그야말로 급변하고 있다. 그 한가운데에는 Dental CAD/CAM (Computer-aided design / Computer-aided manufacturing) System이 있다. CAD/CAM System이 처음 치과계에 소개된 것은 약 20여년 전 ceramic inlay와 veneer 제작 용도로 소개 되었다[1].
추후 몇몇 연구팀들은 CAD/CAM이 그 뿐 만 아니라 다른 치과 보철물 적용에도 가능하다라는 발표를 하였다 [2, 3, 4]. 현재에도 수많은 CAD/CAM system이 꾸준히 개발되고 있으며 시장에는 수많은 제품들이 시판되어 있다. 여기에서는 많은 Dental CAD/CAM System 중 e-Manufacturing으로 불리는 Direct Metal Laser Sintering(DMLS)에 관하여 살펴보고자 한다.
본 론
Direct Metal Laser-Sintering (DMLS) System은 3D CAD data로부터 받은 정보를 토대로 Laser를 이용하여 Metal powder를 선택적으로 조사하여 약 20µm의 두께의 얇은 층이 적층되어 금속 구조물이 완성되는 방식이다.
B : 완성된 Metal coping[6]
이 기술이 처음 소개된 것은 Deckard와 Beaman에 의하여 처음 소개 되었다[5]. DMLS는 기존에 치과 분야에 쓰이던 Scanner와 함께 Software를 이용하여 Design이 완료된 CAD data에 기초하여 제작되므로 (그림. 3), 치아와 같은 복잡한 형상도 손쉽게 제작이 가능하며(그림. 4), 모든 시스템이 자동화라는 점에서 DMLS는 그 동안 우리가 금속 보철물을 작업하기 위하여 행하였던 Lost-wax technique과 비교 하였을 때 많은 편리함을 가져다 준다.
(단, DMLS System에 사용되기 위한 Scanner와 Software는 Open system 방식의 장비만 사용이 가능하다.)
DMLS system을 이용하면 Metal coping 제작을 위한 Wax coping 제작에 더 이상 시간을 투자하지 않아도 되며, 매몰과 주조를 하는 시간 역시 더 이상 필요하지 않게 된다는 최대 장점을 갖추고 있다. 또한 필요한 부분만 선택적으로 조사하므로 기존의 Lost-wax technique과 주조를 이용한 방법에서 주입선 등에 사용된 Metal의 낭비 또한 획기적으로 줄여준다. 단점으로는 장비가 비싸기 때문에 기공소에서의 구매가 쉽지 않다는 단점이 있다.
기존의 CAD/CAM system과 다른 점은 대 부분의 CAD/CAM system에서 보철물의 재료로 Zirconia가 사용되는 것과 달리 DMLS system에서 사용되는 재료가 Metal powder이기 때문에 Zirconia보다 유지비가 저렴한 것은 물론이고 그 위에 적층되는 Porcelain과의 결합력이 더 좋다. 여러 문헌들을 살펴보면 상부 Porcelain은 하부 구조물의 재료의 종류에 따라 결합강도가 다르게 나타나는데, 일반적으로 Porcelain to zirconia보다 Porcelain to metal이 그 값이 높다. 이 것은 최근 뜨거운 이슈로 떠오르고 있는 도재 보철물의 결합강도에서 큰 장점을 갖는다.
DMLS system에서는 Coping 재료로서 사용할 수 있는 Metal 재료의 선택 폭도 넓다. 기존의 사용하던 Ni-Cr alloy, Co-Cr alloy 뿐 만 아니라, Stainless steel과 최근엔 Titanium 역시 사용이 가능하다고 발표되었다. 이러한 다양한 재료의 선택은 우리가 그 동안 제작과정의 어려움 때문에 쉽게 선택할 수 없었던 재료들 까지도 선택할 수 있게 해주며, 이는 나아가 보철물의 질적인 수준에 좋은 영향을 끼칠 것이다.
결 론
아날로그 시대에서 디지털 시대로 넘어가고 있는 지금의 시장은 분명 기공계에 좋은 현상이라고 할 수 있지만, 무분별하게 받아들여서는 아니 된다. 새로운 장비, 새로운 재료도 좋지만, 이것들을 이용하여 완성된 보철물의 적합도, 도재와의 결합강도 등, 구강 내 보철물로서 필요한 요소들을 하나하나 실험하여 검증하는 작업이 반드시 필요하다. 최근 치과 기공계에는 앞서 언급한 DMLS system을 포함하여 무수히 많은 CAD/CAM system이 출시되어 있고, 앞으로도 많은 제품들이 개발될 것이다. 여러 장비들이 우리에게 꼭 필요한 것인지에 대한 판단 유무는 우리 기공사들 몫이고, 이를 위해서는 경험보다는 기공의 과학화가 필수적이다.
Reference
[1] Rekow D. Computer-aided design and manufacturing in dentistry: a review of the state of the art. J Prosthet Dent 1987;58:512-6.
[2] Heymann HO, Bayne SC, Sturdevant JR, Wilder AD Jr, Roberson TM. The clinical performance of CAD-CAM-generated ceramic inlays: a four-year study. J Am Dent Assoc 1996;127:1171-81.
[3] Jemt T, Bäck T, Petersson A. Precision of CNC-milled titanium frameworks for implant treatment in the edentulous jaw. Int J Prosthodont 1999;12:209-15.
[4] Pallesen U, van Dijken JW. An 8-year evaluation of sintered ceramic and glass ceramic inlays processed by the Cerec CAD/CAM system. Eur J Oral Sci 2000;108:239-46.
[5] Deckard C, Beaman JJ. Process and control issues in selective laser sintering. ASME Prod Eng Div (Publication) PED 1988;33:191–7.
[6] Quante K, Ludwig K, Kern M. Marginal and internal fit of metal–ceramic crowns fabricated with a new laser melting technology. Dent Mater 2008;24:1311–5.
