인사말 
저는 이번 지면을 통해 ‘3D Print’가 왜 필요하고 이러한 시스템을 도입하기 위해 고려해야 하는 것들과 꼭 체크해 봐야 하는 것들에 대하여 개인적인 견해를 얘기해 보고자 합니다.

 

서론 
치과계에 CAD/CAM의 도입은 단순히 도구와 소재의 변화이고 이로 인한 환경의 변화라고 생각하고 있습니다. 그래서 이러한 시스템을 도입 여부는 선택적인 요소일 뿐이라고 생각했으나, Internal Olar Scaner(이하 구강스캐너)의 도입으로 본격적인 Digital Dental의 시대가 열렸고 이제는 생존을 위해 선택이 아닌 필수가 되었다고 봅니다.

이 시기에 생겨난 신조어가 ‘모델리스’일 것입니다. 허나 저는 과연 아날로그 시스템에서 항상 해오던 검수 없이 오직 CAD/CAM 시스템만을 신뢰하여 보철을 만드는 것이 과연 정확한가에 대한 의문을 지울 수 없었습니다.

그 이유로는 치과계에서 사용해 오던 CAD/CAM을 활용한 가공기에 대한 오차율이 100μ(마이크론) 내외라는 것을 알고 있었고, 그러하기에 적합이라는 단계를 항상 거처 왔었기 때문입니다.

 

본론 
아날로그 시스템에서 확대경을 이용해서 눈으로 확인하고 8μ필림지를 사용해 기계적으로 확인 후 보철을 제작해도 마진, 컨택, 바이트에 대한 오차가 구강내에서 존재한다는 것은 모두가 알고 있고 이에 대한 책임을 치과 VS 기공소 사이에서 항상 논쟁거리였음을 치과계 모두가 인식할 것이다.

그러한 이유로 ‘모델리스’라는 시스템은 실패할 것이라고 많은 이들이 예견했지만, 예상과는 전혀 다른 결과를 나왔다. ‘보철이 아날로그 시스템보다 더 잘 맞는 경우가 많다’라는 말들이 나오기 시작한 것이다.

 

 

그럼 수 십년 동안 해온 아날로그 시스템이 잘못된 것인가에 대한 의문을 가지기 시작했으며, 이를 확인해 볼 필요가 있겠다고 판단했다.

이에 (그림1)과 같이 치과에 도움을 받아 한 명의 환자를 상대로 위생사가 3번의 임프레이션을 시행해 결과치를 비교해보았다.

 

 

(그림2)와 같이 통법대로 스톤웍을 진행하고 오차를 줄이기 위해 핀 작업을 진행하지 않고 스캔을 시행했다.

일반적으로 사용하는 테이블 스캐너가 컨택 부분의 스캔을 채득하는 것에 한계가 있기에 구강스캐너(Medit 사의 I500 제품)를 구매하여 각각의 모델을 스캔했다.

스캔데이터의 오차 또한 존재할 수 있으나 ‘스캔데이터는 정확하다’라는 전재하에 시행했다.

 

 

이렇게 얻은 데이터를 임의로 1, 2, 3번으로 정해 (그림3)과 같이 Medit Link 어플에서 제공된 ‘메디트디자인’(현재 국내에는 제공되지 않음)이라는 프로그램을 사용해 2개씩 데이터를 병합시켜 총 3가지의 병합 파일을 체득했다.

 

 

(그림3)처럼 최소 단위 50μ 단위의 색(산업체에서는 보통 100μ으로 색상을 비교함)으로 판단하는 것보다 (그림4)와 같이 단면을 보고 오차를 비교해 보기로 했다.

 

 

그리하여 (그림5-1~3)의 데이터를 취득할 수 있었으며, 이를 통해 각각의 모델에서 9μ~160μ 오차가 존재한다는 것을 알 수 있었다.

보철의 오차는 치과나 기공소의 잘못도 아닌 아날로그 시스템 자체의 한계라는 것을 깨닫는 계기가 됐다. 또한, 이러한 오차가 구강스캐너에서 더 작을 것이기에 아날로그보다 잘 맞다라는 말이 나올 것이라 추론했다.

그럼 서두에 얘기했던 ‘가공기에 대한 오차는 어떻게 해결할 것인가?’를 고민 해야 했고, 그러기에 필자는 ‘3D Print’라는 장비를 도입해 ‘적합’이라는 과정을 거쳐야 한다고 판단하여 시행했다.

 

 

그럼 ‘3D Print에서 나온 결과물은 신뢰할 수 있는가?’라는 의문점이 생겼다.

(그림6)에서 같이 하나의 스캔 데이터를 이용하여 프린팅할 수 있는 파일을 만들고 프린터 내에 하나의 파일을 4곳의 다른 위치에 배치하여 출력해 보았다.

 

 

(그림7-1~4)와 같이 앞서 언급한 방식과 같이 각각의 출력물을 스프레이 등을 사용하지 않고, 구강스캐너를 이용해 스캔 후 원본 파일과 병합했다.

결과가 아날로그에 비교해 들쭉 날쭉 하진 않지만 오차가 많은 것을 확인했다.

‘프린터가 저가여서 그러한가?’, ‘소재가 저가여서 그러한가?’ 등등 처음 CAD/CAM 시스템을 도입할 때처럼 제조사 혹은 판매자의 지시사항으로만 하면 될 것이라는 안일한 생각으로 프린터를 접했기에 어려움이 많았고, 고가의 프린터를 구매하기도 하고 소재를 여러 가지 바꿔보기도 하는 등 다양한 시행착오를 몇 년간 거처야 했다. 

시행착오를 거쳐 몇 가지 깨달은 것이 있었다.

첫 번째는 같은 제조사의 프린터라도 광량이 제 각기라는 것을 깨달았으며, 프린터를 제조하는 제조사나 소재를 제공하는 회사 또한 평균치 테이터를 제공한다는 것을 알았다. 그리고 필자가 사용하는 장비와 소재에 대해 컬리브레이션을 해야 한다는 것을 깨달았다.

 

 

광량에 따라 광조사 시간을 다르게 해야만 하고 또한 슬라이싱을 100μ, 50μ, 25μ 단위에  따라 광조사 시간을 다르게 해야 좋은 결과물을 얻을 수 있다.

(그림8)과 같이 광량 측정기를 사용해 우선 사용하는 프린터의 광량부터 측정했다. 

 

 

두 번째로 소재에 따라 수축과 팽창이 일어난다는 것을 알았다. 출력물에 대해 수치를 측정 후 보상을 해줘야 한다는 것이며, 이는 (그림9)와 같이 20x20 사이즈의 큐브파일을 제작(ZEROS28 김영수 대표님 제공)하고, 출력 후 크기를 측정해 경화 보상을 조정해야만 한다.

 

 

이 두 가지 문제만 해결해도 좋은 결과물을 얻을 수가 있다.
현재 출력하고 있는 출력물의 결과는 (그림10-1~3)를 확인해보면 상당히 좋아졌다.
물론 오차율이 ZERO는 아니지만 아날로그 방식의 오차보다는 월등이 낮다.

 

 

그리고 프린팅 과정에 레진을 경화하는 것을 1차 경화라고 본다면 외부 경화기를 이용한 경화를 2차 경화라고 할 수 있다. 2차 경화 시 오차가 발생 여부에 대한 고민 또한 하면서 테스트를 진행했다.

(그림11)를 확인해보면 경화 후 변화는 없었으며, 만약 변화가 발생한다면 1차 경화 즉, 프린팅 시에 광조사 시간이 부족하다는 것을 의미한다.

이 외에도 프린팅에 영향을 주는 요소는 상당히 많다.

1.장비의 스팩에 따라 해상도에 맞는 플레이트 크기, 픽셀값, 리프트의 속도, 레벨링의 방식, 수조의 필름 종류, 출력 방식 등등

2.슬라이싱 프로그램에서의 서포트 조절 방식, 보상의 방식, 안티알리어싱, 광조사 시간의 단계별 조절 등등

3.서포트를 달 때의 출력물의 높이, 틸트 방향, 오버행의 이해, 아일랜드의 확인 등등

4.소재의 따라 점도에 따른 레벨링, 필름의 선택, 경화되는 빛의 파장, 등등

 

현재까지 사용해 오던 가공의 방식에 비하여 3D 프린팅 시스템은 좋은 결과물을 얻고자 하면 상당한 노력이 필요하다.

결과론적으로 3D 프린팅 시스템을 도입하기 위해서 고려해야 하는 것에 대해 필자가 생각하는 것들을 나열하고 마무리 하고자 한다.

1.고가라고 해서 꼭 좋은 프린터는 아니다.

2.슬라이싱 프로그램은 사용이 용이한가?

3.해상도에 맞는 플레이트 크기가 맞는가?

4.해상도 보다는 픽셀값이 더 중요하다.

5.‘오토’라는 기능들이 소재에 따라 출력제한이 발생한다.

6.오픈 시스템이 여러 소재를 사용하기에 용이하다.

7.유지비용이 얼마나 발생하는가?

8.출력하고자 하는 것이 무엇인가?

 

마무리
부족한 지식이지만 3D 프린터를 사용하거나 사용할 계획을 가진 치과계 모든 분께 많은 도움이 되셨으면 합니다. 마지막으로 이 지면을 빌려 프린터에 대해 함께 노력하고 고민하고 더 좋은 결과를 만들기 위해 항상 노력해 주고 계신 ‘ZEROS28 김영수 대표’님께 감사의 인사를 드립니다.