<서론>
치과용 밀링머신의 발전에 따라 치과기공계에 디지털 가공이 접목돼 발전한지 평균 10년, 캐드캠에 대한 이해도가 높아지고 상향 평준화가 이뤄져 안정화된지 5년 정도 지났다.
임플란트 분야에 Custom Abutment의 개념이 등장하면서 환봉 가공할 수 있는 밀링 머신도 함께 발전했다. 초창기에 사용됐던 4축 가공기는 가공 범위의 한계로 위 그림과 같이 미삭제 부위가 남아 있을 수밖에 없었다.
이후 밀링 머신과 CAD 소프트웨어가 발전하면서 5축 가공기가 탄생했지만 사용하는 유저마다 결과값이 달라 상부 보철과 Custom Abutment를 구분해서 가공해왔다.
최근 치과시장의 흐름은 디지털화가 아주 빠르게 발전하고 있으며 기공소의 디지털화 속도는 치과와 비교해 이를 충분히 따라가지 못하고 있는 실정이다.
시시각각으로 발전하고 있는 디지털 덴티스트리에 맞춰 치과기공사가 과연 어떻게 디지털을 이해하고 준비해야 하는지 절실히 고민해봐야 하는 상황이 다가온 것이다.
치과의 디지털화에 대한 요구도가 높아짐에 따라 구강스캔 데이터를 이용한 모델리스 작업과 원스텝 가공을 완벽하게 다룰 수 있다면 우리 치과기공사의 포지션이 더욱 강화되지 않을까 생각한다.
이런 취지로 치과기공사가, 치과기공사만이 풀어나갈 수 있는 디지털 치과기공 중 하나인 One-Step Milling에 대해 연재 형식으로 소개한다.
ONE-Step Abutment 가공 위한 5-Axis Milling Machine의 필요성
4-Axis Milling Machine의 경우 기본축인 X, Y, Z 직선축에 회전축을 추가한 제품으로 A축이 회전하면서 0°와 180°, 리버스 가공의 경우 90°를 회전시켜 가공하기 때문에 언더컷이 있는 커스텀 어버트먼트나 크라운을 원하는 디자인으로 구현하기 힘든 단점이 있다. 4-Axis Milling Machine에서 크라운을 가공한다고 보면 다른 한 축에서 언더컷이 발생해 디자인한 대로 결과물이 나오지 않는 것과 동일한 경우다.
5-Axis Milling Machine에서는 4-Axis Milling Machine에서 구현되지 않는 Angled Abutment의 Undercut 부분을 2축이 회전하면서 가공하기 때문에 Angled된 부분도 디자인한 그대로 완벽한 결과물을 얻을 수 있다<그림 2>.
5-Axis Milling Machine은 기본적으로 X/Y/Z/A/B의 명칭으로 축이 설정돼 A축과 B축이 Tilting되면서 Seta-axis와 Beta-axis를 형성한다. Seta-axis와 Beta-axis의 경우 장비의 원점. 즉 A, B축의 원점에서 멀어질수록 장비의 오차가 크게 발생하므로 장비의 정밀도에 따라 5축 가공 결과물에 영향을 크게 미친다.
예를 들어 A, B 중심축에서 18arc/sec 오차가 발생하면 95ø를 기준으로 축 당 15μm 정도의 오차가 발생해 A, B축이 누적되면 30μm의 오차가 발생하게 된다.
즉, 중심 축에서 마이크로 단위의 오차가 발생하면 축에서 멀어진 쪽은 큰 치수 편차가 발생하고, A-Axis와 B-Axis를 제어하는 감속기에서는 각도전달오차, Hysteresis loss, Backlash 등의 정밀도 또한 영향을 받는다.
One-Step Abutment 경우 장비 오차 및 공구 마모 등 여러 여건에 따라 치과기공사들이 원하는 적합이나 교합을 맞추기 어려워 현재 대부분의 기공소나 장비 업체들이 4-Axis 장비로 Custom Abutment를 가공할 것이다.
4-Axis Milling Machine에서 Custom Abutment 가공 시 대부분 2방향 Angled가 되도록 디자인된 결과물을 얻을 수 없기 때문에 Undercut 부분까지 완벽한 가공 결과물을 얻기 위해서는 5-Axis Milling Machine을 사용해야 한다. 대부분 Custom Abutment 일대일 가공은 CNC선반에서만 가능하다고 생각할 것이다.
필자도 앞서 기술한대로 5축 제어 시 정밀도 및 주변 조건들로 인해 사용중인 밀링 머신으로 One-Step Milling이 불가능하다고 생각했다. 하지만 직접 5-Axis Milling Machine을 이용해 One-Step Milling을 시행해본 결과, 적합이나 Fit등이 기대 이상으로 좋았다.
디지털 장비의 보급률이 높아지고 있는 시점에 구강스캐너에 의한 보철 술식이 다양해짐으로써 모델리스 기공은 선택이 아닌 필수가 됐고, 보다 효율적인 장점으로 One-Step Milling 술식이 보급된다면 디지털 시대에 치과기공의 새로운 시대가 열릴 것이다.
CNC 선반 장비는 전문적인 엔지니어가 필요하고 장비의 높은 가격은 물론, 주변기기와 넓은 설치 면적 등이 필요하지만, 5-Axis Milling Machine에서 Custom Abutment를 One-Step Milling으로 진행한다면 CNC의 단점을 충분히 극복할 수 있다. 실제로 품질면에서도 5-Axis Milling Machine에서 가공한 Custom Abutment가 CNC에서 가공한 Custom Abutment보다 정밀하고 품질이 높다는 평가를 받고 있다<그림 3>.
Dental Milling Machine의 작동 방식은 스핀들의 위치에 따라 Horizontal(수평)방식과 Vertical(수직)방식으로 나뉜다<그림 4>.
Horizontal Machine으로 가공 시 Chip 배출이 용이하고 스트로크를 작게 만들 수 있어서 정밀도가 우수하다. Vertical Machine은 설계가 쉽고 제작이 용이해 대부분의 가공기 제조사들이 채택하고 있다. 장비 사이즈를 비교하자면 Horizontal 방식의 경우, 전면에서 보면 가로가 길며 Vertical 장비는 세로로 길어지는 방식이다. Dental Milling Machine은 사이즈의 제약 때문에 제조사들이 수직보다는 수평 방식을 선호하는 것으로 판단된다.
‘C TYPE’ 구현 가능
최근 들어 디스크 지그를 ‘O Type’에서 ‘C Type’으로 홍보하거나 이를 채용해 제작하는 장비가 늘어나고 있다. Bridge의 경우 기존에는 가공 범위의 한계로 Chalk 상태에서 외형을 다듬어줘야 했지만 ‘C Type’ 지그의 등장으로 90° 이상 회전시켜 전치부의 치간 사이와 Labial Texture를 가공할 수 있다.
위 사진과 같이 미삭제된 부위가 존재한다면 치과기공사가 디자인 시 최선을 다해 공을 들인 노력도 물거품이 된다. 그렇다면 어떤 장비를 선택해야 하는가? 물론 각자 본인의 능력을 100% 발휘할 수 있는 장비를 선택해야 한다. 필자의 경우에는 현재 국내 장비 중에서 가격과 성능 등에서 DOF의 CRAFT 5X 장비가 가장 유효했다<다음 호에 계속>.
