Abstract
Recently, the three-dimensional CAD geometry Dental Systems has increased production through the prosthesis. Direct Metal Laser Sintering is a novel, additive manufacturing process offering enhanced processing versatility, improved material properties, and shortened product development cycles. As an integration of computer techniques and production processes, DMLS technology saves significant production time in the manufacture of precision made products. However, the study of DMLS in dentistry is still in its infancy. Therefore, continuous 3D systems and DMLS echnologies need to bedeveloped.
* Corresponding author : kjh2804@korea.ac.kr

서 론
기존 wax pattern으로 제작되던 방식과는 달리 최근 치과기공계에는 3차원 CAD형상을 통한 보철물 제작이 증가되고 있는 추세이다. 더욱이 EManufacturing이라고 불리는 직접 금속 레이저 소결(Direct Metal Laser Sintering, 이하 DMLS) 기술로 컴퓨터로 디자인된 치아형태를 레이저를 이용해 적층하여 제작하는 단계에 접어들었다.

wax로 조각을 하여 금속 주조방식으로 제작하던 치과보철물의 제작시간과 비용, 노동력을 감안할 경우 DMLS을 통한 보철물의 제작은 기공계에 큰 혁신을 가져다주고 있다.
기존방식의 wax조각, 매몰, 주조 그리고 어댑테이션(adaptation) 과정은 작업 시 시간과 재료의 비용이 발생하게 되며, 여러 단계를 거치면서 야기되는 오차는 완성된 보철물의 정확도를 감소시키는 결과를 유발하고 있다.

독일에서 개발되어 사용되고 있는 EOS사의 DMLS는 이러한 문제점을 충분히 감소시킬 수 있. 한번 작업시 약 250개 이상의 메탈 코어 제작이 가능하여 시간을 단축시킬 수 있으며, 그에 따른 노동력도 절감된다. 그 뿐만 아니라 매몰이나 주조과정에서의 재료가 필요하지 않아 추가적인 비용을 감소할 수 있어 이익 증대에 큰 영향을 미치게 되었다.

또한 보철물 제작 과정에서 가장 중요한 변연 적합도를 비롯한 완성도에서 여러 작업 과정에 의해 발생 할 수 있는 오차를 기계가 정밀하게 제작하여 감소시킴으로써 환자에게 더욱 완벽한 보철물을 제공할 수 있게 되었다.

본 론
1) 제작 과정
DMLS는 독일 뮌헨의 EOS사에서 개발/제작된 장비로 원하는 조건에서 금속 분말을 선택적으로 레이저 소결하여 가공하는 기술이다(Fig 1).

기공 전 단계는 일반적으로 사용되는 치과용 캐드캠 디자인 방식과 유사하다. 경석고 모형을 제작하여 스캐닝 후 디자인 과정을 거쳐 완성된 코어 등을 STL file로 변환하게 되면 DMLS 가공을 위한 1차 작업이 완료되는 것이다.

완성된 STL file을 기계의 소프트웨어로 전송하면 작업자는 이를 정사각형의 틀에 적절히 배치하여 위치시키고 소결작업을 시작한다(Fig 2,3).




소결이 이루어지는 상자 안에서 원형의 롤러(roller)에 의해 금속 분말이 일정한 두께로 덮어지면 레이저로 위치된 코어부분을 소결하고, 소결된 두께만큼 피스톤이 내려가고 분말을 보관하는 피스톤이 상승하면서 다시 롤러(roller)로 분말을 덮어주는 작업이 반복적으로 진행되어 점차 그 형태를 갖추게 된다(Fig 4).
DMLS 장비는 고성능 200w Yb-광섬유 레이저를 사용한다. 이 레이저 빔을 이용하여 20μm 두께의 분말층을 순간적으로 융해(melting)시켜 원하는 디자인의 치아 형태를 제작하게 된다(Fig 5).
이 과정으로 부터 일반 금속 주조물 제작과정 없이 3D CAD 데이터만으로 다양한 형상 제작을 하고 있으며 높은 정확성과 상세 해상도, 우수한 표면 품질과 기계적 특성을 가지고 있다.

2) 적합도 평가
일반적인 치과기공소의 제작 방법인 매몰과 주조작업을 거쳐 제작된 금속 코어와의 변연적합도 실험에선 아래와 같은 결과를 나타내고 있다. Katrin Quante에 따르면 직접소결방식으로 제작된 코어에 도재 축성 후 소성하여도 임상적 허용 수치 안에 들어온다는 결론과 함께 Gold platinum alloy coping과도 유의차가 없다고 하였다(Fig 6).
3) 장점
DMLS 제작 방식은 기존의 전통적인 방식에 비해 많은 장점을 가지고 있다. 납형조각, 매몰 그리고 주조 작업을 필요로 하지 않는다는 점에서 매몰재나 기타 사용되는 재료들의 절감으로 비용이 감소되며 여러 작업 단계의 생략으로 제작시간이 단축되었다.
DMLS로 작업 시 한 번에 약 250개 정도의 코어를 제작할 수 있기 때문에 대량 생산이 가능해졌다(Fig 7).
생산된 수복물은 정밀도가 우수하고 표면 특성이 뛰어나며 기계적 특성도 우수하다. 또한 레이저
가 조사되지 않은 분말은 재사용될 수 있어서 재료 원가 절감도 가능하다. 현재는 주로 코발트 크롬합
금에 국한되어 적용되지만 앞으로는 경금속과 중금속, 귀금속은 물론 복합수지(composite resin)등도
이러한 방법을 통해 형상화가 가능해지게 된다. 디자인 면에서도 복잡한 형상 및 다중구조로 제작이
가능하므로 환자별 맞춤 제작이 가능해진다.

4) 용도
이 기술은 우주항공, 치과, 의료 및 기타산업, 고도로 복잡한 부품과 직접 금형에 삽입할 수 있는 금
형 산업을 포함한 다양한 부품을 제조하는데 사용되고 있다(Fig 8). 치과용으로 제작된 DMLS 장비는
독일, 미국, 일본 등에서 사용되고 있으나 국내에는 높은 가격으로 인해 도입이 쉽지 않았다.

그러나 올해 서울의 한 기공소에서 이 장비를 도입함으로써 종래의 수공업적 소규모 생산으로부터 대량생산의 기계공업으로 전환될 시점으로 치과기공계의 산업 혁명을 앞두고 있다. EOS에서는 2010년에는 치과용 맞춤 코발트-크롬 coping 생산을 위한 3MESPE와 제휴를 발표했다.

5) 사용가능재료
현재 공정에 사용 가능한 합금은 스테인리스강(stainless steel), 마레이징강(maraging steel), 코발트-크롬, 인코넬 625와 718 그리고 티타늄 Ti6Alv4이다. 이론적으로 거의 모든 합금 금속을 사용할 수 있다.

결 론
기계의 등장으로 인하여 종래의 수공업적 소규모 생산으로부터 대량생산의 공장제 기계공업으로 전환된 산업상의 일대변혁을 일컫는 산업혁명이 이제는 치과기공계에서도 일어나고 있다.

사람의 손에 의해 제작되던 치과보철물이 기계에 의해 더욱 정밀해 지고 완성도 높게 제작이 가능해졌다. 그의 대표적인 장비가 치과캐드캠 장비이다. 그 중에서도 앞서 언급한 EOS장비는 블록을 깎아서 제작하는 캐드방식보다도 더 정밀하게 제작이 가능하다.

그러나 EOS장비 도입을 준비하는 과정에서 완성된 보철물에 대한 관련 연구가 미비하여 과연 그 완성도가 어느 정도인지 정확한 데이터를 알 수 없는 실정이다. 고가의 장비를 잘 활용하기 위해선 DMLS로 제작된 보철물의 완성도에 관한 연구와 관련된 정보, 지원 등의 노력이 증대되어야 할 것이다.