‘우리 치과 디지털 치과 만들기 구조 잡기 프로젝트’의 8강좌는 3D 형상의 보철물의 STL파일을 이용하여 3D프린터를 적용하여 보철물의 적용 가능한 종류와 일반적인 프린터종류에 대해서 검토하고자 한다. (주)피스티스 최병열 집필자는 일전에 LCD, FDM 2가지의 프린터를 개발경험을 이용하여 동종업체의 프린터의 장단점을 논의하기 보다는 3D 프린터 시장, 구매 방안에 대한 주요 스펙 및 부품에 대해서 설명하고자 한다.
1. 3D프린터 전망 및 시장의 변화
2. 치과분야에 적용되는 3D프린터 원리 및 종류
3D 프린터 기술이란? Computer Aided Design(CAD)를 사용하여 만들어진 도면을 절삭가공 없이 층층이 쌓아서 제작을 통해 복잡한 구조물을 빠른 시간 안에 제작할 수 있는 기술이다.1)
3D 프린터의 대표적인 기술은 광경화성 재료를 사용하여 광 또는 레이저를 주사하여 재료를 경화시킨 후 구조물을 제작하는 Stereolithography Apparatus(SLA), Digital Light Processing(DLP), Liquid Crystal Display(LCD)이다.
플라스틱 또는 금속 분말 재료를 사용하여 레이저를 주사하고 재료를 소결 한 후 구조물을 제작하는 Selective Laser Sintering(SLS), 열가소성 플라스틱 재료를 녹인 후 토출시켜 구조물을 제작하는 Fused Deposition Modeling(FDM), 그리고 광경화성 재료를 프린터 헤드의 미세 노즐을 통해 분사한 후 광을 주사하여 재료를 경화시켜 구조물을 제작하는 PolyJet 등이 있다.2)
치과 분야에서는 그림 1과 같이 SLA, DLP, LCD의 레진소재를 적용후 광경화성 재료를 사용하여 제작하는 보철물을 제작에 응용되고 있다.
LCD는 UV LCD 배열을 광원으로 사용하며, 평면 LCD 패널의 빛이 평행하게 빌드의 영역에 직접 비추어 경화시킨다.
SLA는 UV 레이저가 그림을 그리듯 선을 그리며 지나간 자리가 경화되며 한 층씩 레이어를 만들어 쌓는 것이다.
DLP는 프로젝터 렌즈를 통해 DMD에서 빛을 수지 탱크 바닥으로 향하게 하여 층의 이미지를 비추어 경화시킨다.
특히 LCD와 DLP는 빛이 나오는 장치와 빛을 향하게 하는 장치 외에는 거의 흡사하다.
또한 DLP는 렌즈를 통해 DMD로 빛을 비추고, 아래로 향하게 한다. 작은 영역에서 확장되어 넓은 영역을 커버해야 하기 때문에 큰 모델 일수록 가장자리에 왜곡이 생길 가능성이 커다.
하지만 최근 고품질 프린터에는 이러한 문제를 어느 정도 해결할 수 있는 하드웨어가 제공되며, 왜곡을 보정하도록 설계가 되었다.
LCD는 LCD 배열을 광원으로 사용하며 이 패널이 직접 빛을 비추기 때문에 DMD처럼 빛을 아래로 향하게 하는 특별한 장치가 필요 없다.
또한 작은 영역에서 확장되는 것이 아니라 모든 면에 고르게 분포되어 있기 때문에 픽셀 왜곡이 거의 발생하지 않는다.
LCD와 DLP는 SLA와 비교했을 때 더욱 빠른 속도로 출력이 가능하다. LCD와 DLP 중에서는DLP의 빛이 강해 더 빠르게 출력된다. 가격은 LCD가 제일 저렴한 편에 속한다.
메탈 3D프린터로 적용이 많이 사용되는 방식은 SLS 방식이다.
응용한 분말소재의 종류에 따라서 메탈을 적용하여 SLM 방식이 된다. 입자가 고른 금속분말소재를 레이져 스캐너방식으로 소재를 소결하여 보철물을 제작한다.
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