KR102294050B1 - 3d 프린팅에 의한 가공치아 성형 방법 및 이에 의해 제작된 가공치아 - Google Patents

Abstract

본 발명은 3D 프린팅에 의한 가공치아 성형 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 3D 프린팅에 의한 가공치아 성형 방법은, 가공치아를 서로 다른 강성을 갖도록 제작하기 위한 것으로, 상기 가공치아를 요구되는 강성 기준에 따라 복수의 디자인으로 분할하는 디자인 분할단계; 상기 각 디자인의 강성을 동일한 재질에 의해 구현할 것인지 여부를 상기 가공치아의 요구되는 설계사양에 따라 결정하는 강성 구현방법 결정단계; 및 상기 결정된 결과를 기초로, 복수의 성형노즐들 중 적어도 하나를 제어하여 서로 다른 강성을 갖는 가공치아를 성형하는 성형단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

3D 프린팅에 의한 가공치아 성형 방법 및 이에 의해 제작된 가공치아{Artificial tooth structure manufacturing method by 3D printing and Artificial tooth structure manufactured by the method}

본 발명은 3D 프린팅에 의한 가공치아 성형 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 임플란트, 보철물(크라운) 또는 틀니와 같은 가공치아를 3D 프린팅 방식에 의해 서로 다른 강성을 갖도록 제작할 수 있게 하는 3D 프린팅에 의한 가공치아 성형 방법에 관한 것이다.

손상된 치아의 수복을 위해 사용되는 가공치아로는, 대표적으로 틀니, 치조골에 식립되는 고정체인 임플란트 및 그 임플란트에 어버트먼트를 통해 지지되고 환자의 치아와 유사한 형태로 제작되는 보철물(크라운)을 예로 들 수 있다.

이러한 가공치아는, 사람의 자연치아나 잇몸을 대체하는 기능을 수행하여야 하기 때문에, 금속, 레진, 사기 등 다양한 복합소재로 제작된다.

따라서, 일반적인 가공치아는, 다양한 복합소재를 이용하여 많은 공정을 거쳐 제작되기 때문에, 생산 효율성이 떨어져 재현하기에 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 적어도 둘 이상의 서로 다른 강성을 갖는 부분이 존재하는 가공치아를 3D 프린팅 방식에 의해 효율적으로 제작할 수 있게 하는 3D 프린팅에 의한 가공치아 성형 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 요구되는 가공치아의 종류나 강성에 적합한 3D 프린팅에 의한 가공치아 성형 방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 3D 프린팅에 의한 가공치아 성형 방법은, 가공치아를 서로 다른 강성을 갖도록 제작하기 위한 것으로, 상기 가공치아를 요구되는 강성 기준에 따라 복수의 디자인으로 분할하는 디자인 분할단계; 상기 각 디자인의 강성을 동일한 재질에 의해 구현할 것인지 여부를 상기 가공치아의 요구되는 설계사양에 따라 결정하는 강성 구현방법 결정단계; 및 상기 결정된 결과를 기초로, 복수의 성형노즐들 중 적어도 하나를 제어하여 서로 다른 강성을 갖는 가공치아를 성형하는 성형단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 결정단계에서 각 디자인의 강성을 동일한 재질에 의해 구현하기로 결정된 경우에, 본 발명은 하나의 재료를 복수의 성형노즐들 중 적어도 하나에 공급하고, 그 성형노즐의 재료 분사 환경을 조절하여 줌으로써, 원하는 가공치아를 성형할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 결정단계에서 각 디자인의 강성을 서로 상이한 재질로 의해 구현하기로 결정된 경우에, 본 발명은, 서로 다른 재료를 서로 다른 성형노즐에 공급하고, 각 성형노즐의 성형 조건을 개별 제어함으로써, 원하는 가공치아를 성형할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 가공치아가 크라운이고, 하나의 재질로 서로 다른 강성을 갖도록 제작하고자 하는 경우에, 본 발명은, 상기 크라운의 음식물이 접촉되는 외측부가 음식물이 접촉되지 않는 중심부보다 더 큰 강성을 가질 수 있도록, 적어도 하나의 성형노즐의 이동속도나 재료의 분사밀도와 같은 재료 분사 환경을 시계열적 순서에 따라 조절하도록 구성될 수도 있다.

상기 가공치아가 스캐폴드 일체형 임플란트인 경우이고, 서로 다른 재질로 서로 다른 강성을 갖도록 제작하고자 하는 경우에, 본 발명은, 치아의 뿌리 부분의 역할을 하는 임플란트가 그 뿌리 부분이 식립된 치조골의 역할을 하는 스캐폴드보다 더 큰 강성을 가질 수 있도록, 서로 다른 강성을 가진 재질이 수용된 복수의 성형노즐들을 시계열적인 순서에 따라 개별적으로 제어하여 원하는 3차원 가공치아를 형성시키도록 구성되는 것도 가능하다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 3D 프린팅에 의한 가공치아 성형 방법은, 보철물이나 임플란트 혹은 틀니와 같은 가공치아를 서로 다른 강성을 갖는 복수의 디자인으로 분할한 다음, 복수의 성형노즐들 중 적어도 하나를 제어하여 각 디자인별로 요구되는 강성을 갖도록 제작할 수 있게 됨으로써, 적어도 둘 이상의 서로 다른 강성을 갖는 부분이 존재하는 가공치아를 3D 프린팅 방식에 의해 효율적으로 제작할 수 있게 있는 장점을 도출한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린팅에 의한 가공치아 성형 방법을 구현하기 위해 사용되는 장치의 개략적인 구조도
도 2는 본 발명 일실시예의 구성을 설명하기 위한 블럭도.
도 3은 본 발명 일실시예에 의한 성형 과정을 설명하기 위한 순서도.
도 4는 가공치아의 크라운인 경우에 본 발명의 다른 실시예의 성형 방법을 설명하기 위한 블럭도.
도 5는 가공치아가 스캐폴드 일체형 임플란트인 경우에 본 발명의 또 다른 실시예의 성형 방법을 설명하기 위한 블럭도.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린팅에 의한 가공치아 성형 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린팅에 의한 가공치아 성형 방법을 구현하기 위해 사용되는 장치의 개략적인 구조도이고, 도 2는 본 발명 일실시예의 구성을 설명하기 위한 블럭도이며, 도 3은 본 발명 일실시예에 의한 성형 과정을 설명하기 위한 순서도이다.

먼저, 본 발명 일실시예에 의한 성형 방법의 설명에 앞서, 도 1에 잘 도시된 바와 같이, 본 실시예의 구현을 위해 사용되는 장치에 대한 개략적인 설명을 하기로 한다.

즉, 3D 프린터는, 입체 형태의 인쇄물을 만드는 방식에 따라 적층형과 절삭형으로 구분된다. 이 중 적층형은 아주 얇은 2차원 면을 층층이 쌓아 올리는 방식이며, 절삭형은 커다란 덩어리를 조각하듯이 깎아서 입체 모형을 만들게 된다.

본 실시예에서는 절삭형 성형에 의한 입체 모양 제작의 한계 때문에 적층형 3D 프린터가 사용되었다.

즉, 도 1과 같이, 복수의 성형노즐(102)들 중 적어도 하나를 미리 프로그램되어 설정된 경로를 따라 이동시키면서, 성형기판(101) 상에 재료를 분사시키게 되면, 원하는 입체 형상의 보철물(C)이 제작될 수 있게 된다.

이와 같이, 본 실시예의 구현을 위해 사용되는 성형 장치는 일반적인 3D 프린터의 구성과 크게 다르지 않지만, 본 실시예에서는 도 1의 보철물 내부에 표시된 점선을 기준으로 하여 서로 반대측에 위치한 부분(C1,C2)들이 서로 다른 강성을 갖도록 제작되는 점에서 기존 3D 프린팅 방식과는 차이가 있다.

이하 도 2를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린팅에 의한 가공치아 성형 방법을 설명하기로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 성형 방법은, 임플란트나 보철물 또는 틀니와 같은 가공치아를 3D 프린팅 방식에 의해 서로 다른 강성을 갖도록 제작하기 위한 것으로, 디자인 분할단계와 강성 구현방법 결정단계와 성형단계를 포함하여 이루어진다.

상기 디자인 분할단계에서는, 상기 가공치아를 요구되는 강성 기준에 따라 복수의 디자인으로 분할하게 된다. 즉, 보철물과 같은 가공치아의 제작시에 음식물이 닿는 부분의 강성은 크게 그렇지 않은 부분의 강성은 작게 설계될 것이 요구되는 경우에, 3D 프린팅 서버는 가상의 3D 입체형상 보철물을 서로 다른 강성을 가진 적어도 둘 이상의 디자인으로 분할하게 된다.

상기 강성 구현방법 결정단계에서는, 이와 같이 분할된 각 디자인의 강성을 어떻게 구현할 것인지 여부를, 상기 가공치아의 요구되는 설계사양에 따라 결정하게 된다.

즉, 상기 3D 프린팅 서버는, 상기 디자인의 분할 이후 각 디자인의 요구되는 강성에 대한 정보를 입력 받게 되고, 이러한 입력 데이타를 기초로 하여 각 디자인의 강성을 동일한 재질에 의해 구현할 것인지 여부를 결정하게 된다.

상기 성형단계에서는, 이러한 결정된 결과를 기초로, 복수의 성형노즐들 중 적어도 하나를 제어하여 서로 다른 강성을 갖는 가공치아를 성형하게 된다.

예컨대, 상기 강성 구현방법 결정단계에서 하나의 재질로 서로 다른 강성을 구현하도록 결정된 경우에는, 상기 성형단계에서 하나의 성형노즐의 이동속도나 재료 분사 속도 등을 조절하여 서로 다른 강성을 갖는 가공치아를 성형할 수 있게 하고, 두 가지의 재질로 서로 다른 강성을 구현하도록 결정된 경우에는, 복수의 성형노즐들을 개별적으로 제어하여 원하는 입체형상을 성형할 수 있게 한다.

이러한 구성을 가지는 본 발명의 일실시예에 따른 3D 프린팅에 의한 가공치아 성형 방법은, 보철물이나 임플란트 혹은 틀니와 같은 가공치아를 서로 다른 강성을 갖는 복수의 디자인으로 분할한 다음, 복수의 성형노즐들 중 적어도 하나를 제어하여 각 디자인별로 요구되는 강성을 갖도록 제작할 수 있게 됨으로써, 적어도 둘 이상의 서로 다른 강성을 갖는 부분이 존재하는 가공치아를 3D 프린팅 방식에 의해 효율적으로 제작할 수 있게 있는 장점을 가진다.

한편, 본 실시예에 따른 성형 방법은, 도 3과 같은 흐름에 의해 원하는 가공치아를 만들어 낼 수 있게 한다.

도 3에 잘 도시된 바와 같이, 보철물이나 임플란트와 같은 가공치아를 3D 프린팅 방식으로 제작하고자 하는 경우에, 3D 프린팅 서버는, 먼저 가공치아의 요구되는 강성이 부분적으로 다른지 혹은 동일한지 여부를 판단하고, 판단결과 서로 다른 강성이 요구되는 경우에는 재질을 상이한 재질로 할 것인지 혹은 동일한 재질로 할 것인지 여부를 판단한다.

판단결과, 상이한 재질에 의해 서로 다른 강성을 구현하기로 결정된 경우에는, 서로 다른 재료를 복수의 성형노즐들에 구별되게 저장한 후, 각 성형노즐을 시계열적인 순서에 따라 제어하여 서로 다른 강성을 가지는 가공치아를 성형하게 된다.

만약, 이와는 달리 동일한 재질에 의해 서로 다른 강성 구현을 하기로 결정된 경우에는, 하나의 재료를 복수의 성형노즐들 중 적어도 하나에 공급하고, 그 성형노즐의 재료 분사 환경을 조절하여 줌으로써, 원하는 가공치아를 성형하는 것도 가능하다.

이와 같이, 본 실시예는, 가공치아를 요구되는 강성 조건과 재질의 동일성 여부에 따라 서로 다른 최적의 성형 방법으로 원하는 가공치아 형성을 가능하게 함으로써, 보철물이나 임플란트 또는 틀니와 같은 다양한 가공치아를 가장 효율적으로 제작할 수 있는 장점을 가진다.

도 4는 가공치아의 크라운인 경우에 본 발명의 다른 실시예의 성형 방법을 설명하기 위한 블럭도이다.

이 도면에 도시된 바와 같이, 상기 가공치아가 크라운이고, 하나의 재질로 서로 다른 강성을 갖도록 제작하고자 하는 경우에는, 적어도 하나의 성형노즐의 이동속도나 재료의 분사밀도와 같은 재료 분사 환경을 시계열적 순서에 따라 조절함으로써, 상기 크라운의 음식물이 접촉되는 외측부가 음식물이 접촉되지 않는 중심부보다 더 큰 강성을 가질 수 있도록 성형한다.

즉, 본 실시예는, 크라운의 중심부를 외측부보다 연성이 되도록 성형하기 위해서, 예컨대, 성형노즐의 어느 한 지점에 조사되는 분사밀도를 작게 하거나 분사밀도는 동일하되 이동속도가 빠르도록 조절하여 줌으로써, 크라운의 외측부와 중심부를 서로 다른 강성을 갖도록 제작할 수 있게 된다.

이러한 구성을 가지는 본 실시예는, 다양한 구조와 물성이 요구되는 가공치아를, 환자의 잇몸상태나 치조골과 같은 환경에 알맞게 제작할 수 있게 됨으로써, 환자 맞춤형 가공치아 제작을 가능하게 하는 장점을 가진다.

도 5는 가공치아가 스캐폴드 일체형 임플란트인 경우에 본 발명의 또 다른 실시예의 성형 방법을 설명하기 위한 블럭도이다.

이 도면에 도시된 바와 같이, 상기 가공치아가 스캐폴드 일체형 임플란트인 경우이고, 서로 다른 재질로 서로 다른 강성을 갖도록 제작하고자 하는 경우에는, 서로 다른 재료가 수용된 복수의 성형노즐들을 제어하여 원하는 가공치아를 제작하면 된다.

즉, 본 실시예는, 서로 다른 강성을 가진 재질이 수용된 복수의 성형노즐들을 시계열적인 순서에 따라 개별적으로 제어함으로써, 치아의 뿌리 부분의 역할을 하는 임플란트가 그 뿌리 부분이 식립된 치조골의 역할을 하는 스캐폴드보다 더 큰 강성을 가질 수 있게 한다.

이러한 구성을 가지는 본 실시예는, 임플란트와 스캐폴드를 개별적으로 성형한 후 결합시켜 주어야 하는 종래의 성형방법에 비해, 성형 효율을 높일 수 있음은 물론, 다양한 복합소재를 이용하여 원하는 강성을 갖는 스캐폴드 일체형 임플란트를 자유자재로 제작할 수 있는 장점을 도출한다.

이상 본 발명의 다양한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.

101:성형기판 102:성형노즐

Claims (6)

1. 가공치아를 서로 다른 강성을 갖도록 제작하기 위한 것으로,
   상기 가공치아를 요구되는 강성 기준에 따라 복수의 디자인으로 분할하는 디자인 분할단계;
   상기 각 디자인의 강성을 동일한 재질에 의해 구현할 것인지 여부를 상기 가공치아의 요구되는 설계사양에 따라 결정하는 강성 구현방법 결정단계; 및
   상기 결정된 결과를 기초로, 복수의 성형노즐들 중 적어도 하나를 제어하여 서로 다른 강성을 갖는 가공치아를 성형하는 성형단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅에 의한 가공치아 성형 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 결정단계에서 각 디자인의 강성을 동일한 재질에 의해 구현하기로 결정된 경우에는, 하나의 재료를 복수의 성형노즐들 중 적어도 하나에 공급하고, 그 성형노즐의 재료 분사 환경을 조절하여 줌으로써, 원하는 가공치아를 성형할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 3D 프린팅에 의한 가공치아 성형 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 결정단계에서 각 디자인의 강성을 서로 상이한 재질로 의해 구현하기로 결정된 경우에는, 서로 다른 재료를 서로 다른 성형노즐에 공급하고, 각 성형노즐의 성형 조건을 개별 제어함으로써, 원하는 가공치아를 성형할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 3D 프린팅에 의한 가공치아 성형 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 가공치아가 크라운이고, 하나의 재질로 서로 다른 강성을 갖도록 제작하고자 하는 경우에는,
   상기 크라운의 음식물이 접촉되는 외측부가 음식물이 접촉되지 않는 중심부보다 더 큰 강성을 가질 수 있도록, 적어도 하나의 성형노즐의 이동속도나 재료의 분사밀도와 같은 재료 분사 환경을 시계열적 순서에 따라 조절하는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅에 의한 가공치아 성형 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 가공치아가 스캐폴드 일체형 임플란트인 경우이고, 서로 다른 재질로 서로 다른 강성을 갖도록 제작하고자 하는 경우에는,
   치아의 뿌리 부분의 역할을 하는 임플란트가 그 뿌리 부분이 식립된 치조골의 역할을 하는 스캐폴드보다 더 큰 강성을 가질 수 있도록, 서로 다른 강성을 가진 재질이 수용된 복수의 성형노즐들을 시계열적인 순서에 따라 개별적으로 제어하여 원하는 3차원 가공치아를 형성시키는 것을 특징으로 하는 3D 프린팅에 의한 가공치아 성형 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 성형 방법에 의해 제작된 가공치아.
   

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