KR20160078093A

KR20160078093A - 입체물 성형 시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR20160078093A
Application number: KR1020140188797A
Authority: KR
Inventors: 박광범
Original assignee: 주식회사 메가젠임플란트
Priority date: 2014-12-24
Filing date: 2014-12-24
Publication date: 2016-07-04
Also published as: KR101663622B1

Abstract

입체물 성형 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 입체물 성형 시스템은, 설계원본데이터를 사용하여 입체물을 출력하는 3D 프린터유닛; 상기 3D 프린터유닛을 통해 출력되는 상기 입체물을 스캐닝하여 스캐닝데이터를 생성하는 3D 스캐너유닛; 및 상기 3D 스캐너유닛을 통해 생성된 상기 스캐닝데이터와, 상기 설계원본데이터를 비교 후 상기 설계원본데이터를 보정하여 설계보정데이터를 생성하는 제어유닛을 포함한다.

Description

입체물 성형 시스템 및 그 방법{SYSTEM FOR FORMING 3 DIMENSIONAL OBJECT AND ITS METHOD}

본 발명은, 입체물 성형 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 3D 프린터유닛을 통해 성형된 입체물이 3D 스캐너유닛으로 스캐닝되고, 설계 프로그램을 통해 입체물의 설계원본데이터가 스캐닝데이터와의 오차값 분석을 통해 보정되며 이에 의해 입체물 성형의 오차가 감소될 수 있는 입체물 성형 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 프린터는, 대상물에 문자, 도안 등을 인쇄하는 장치를 의미하는 것으로, 컴퓨터에 연결하여 지면에 인쇄하는 프린터 장치 등은 업무용, 가정용으로서 널리 사용되고 있다.

종래의 프린터는, 프린트 대상물이 되는 종이 혹은 시트재를 소정의 방향으로 이동하면서 미세 잉크를 분사하여 2차원 인쇄를 하는 것이었으나, 최근 3차원 형상을 성형할 수 있는 3차원 프린터, 즉 3D 프린터가 등장하였다.

3D 프린터의 경우 특히, 3차원 기술을 활용하면 비용과 효율성을 높일 수 있기 때문에 변화가 빠른 제조업 분야에 활용도가 매우 높으며, 또한 치과 치료를 위한 임플란트의 성형에도 사용될 수 있는 장점도 갖추고 있다.

한편, 3D 프린터는 지난 수년 사이에 오픈소스를 기반으로 급속히 발전하여 왔는데, 불과 1~2년 사이에 국내에서도 3D 프린터를 데스크탑의 용도로 개발하여 대중화에 나서고 있으며, 인터넷 쇼핑몰 등을 이용하여 점차 폭넓게 확산되어가고 있는 추세이다.

여기서, 3D 프린터의 프린팅 방식은 크게 FDM방식(Fused Deposition Modelling)과 DLP방식(Digital Light Processing), SLA방식(Stereolithography Apparatus) 그리고 SLS방식(Selective Laser Sintering)으로 구분되어 질 수 있다.

하지만 현재 출시되고 있는 3D 프린터를 사용하여 입체물을 성형하는 경우, 실제 형상과 성형된 형상에 상당한 범위의 오차가 발생할 수 있으므로 성형된 입체물의 정확도가 떨어진다는 문제점이 있었다.

없음

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 3D 프린터유닛을 통해 성형된 입체물이 3D 스캐너유닛으로 스캐닝되어 입체물의 실제 형상에 근접하도록 입체물의 설계원본데이터가 보정되고, 설계 프로그램을 통해 입체물의 설계원본데이터가 스캐닝데이터와의 오차값 분석을 통해 입체물 성형의 오차가 감소되어 입체물 성형의 정확성이 향상될 수 있는 입체물 성형 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 설계원본데이터를 사용하여 입체물을 출력하는 3D 프린터유닛; 상기 3D 프린터유닛을 통해 출력되는 상기 입체물을 스캐닝하여 스캐닝데이터를 생성하는 3D 스캐너유닛; 및 상기 3D 스캐너유닛을 통해 생성된 상기 스캐닝데이터와, 상기 설계원본데이터를 비교 후 상기 설계원본데이터를 보정하여 설계보정데이터를 생성하는 제어유닛을 포함하는 입체물 성형 시스템이 제공될 수 있다.

또한 상기 설계원본데이터는 CT(Computed Tomography) 및 스캐너 중 적어도 하나를 포함하는 영상정보획득유닛을 통해 획득된 데이터에 기초하여 마련될 수 있다.

그리고 상기 제어유닛은, 상기 3D 스캐너유닛에서 생성되는 상기 스캐닝데이터와, 상기 설계원본데이터를 비교 가능하도록, 상기 스캐닝데이터를 3D로 모델링하여 상기 스캐닝데이터로부터 3D모델링데이터를 생성하도록 마련될 수 있다.

또한 상기 입체물은 치과 치료 과정에 사용되는 임플란트로 마련될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, (A) 3D 프린터유닛이 설계원본데이터를 입력받아 입체물을 출력하는 단계; (B) 3D 스캐너유닛이 상기 입체물을 스캐닝하여 스캐닝데이터를 생성하는 단계; 및 (C) 제어유닛이 상기 스캐닝데이터와, 상기 설계원본데이터를 비교 후 상기 설계원본데이터를 보정하여 설계보정데이터를 생성하는 단계를 포함하는 입체물 성형 방법이 제공될 수 있다.

또한 상기 (A) 단계는, (A1) CT(Computed Tomography) 및 스캐너 중 적어도 하나를 포함하는 영상정보획득유닛을 통해 획득된 데이터에 기초하여 상기 설계원본데이터가 마련되는 단계를 포함할 수 있다.

그리고 상기 (A1) 단계는, 상기 데이터를 렌더링하여 3D 파일로 변환하는 것을 통해 상기 설계원본데이터가 마련되는 단계를 포함할 수 있다.

또한 상기 (C) 단계는, (C1) 상기 스캐닝데이터를 통해 3D로 모델링하여 상기 스캐닝데이터로부터 3D모델링데이터를 생성하며, 상기 제어유닛이 상기 3D모델링데이터와 상기 설계원본데이터를 비교하는 단계를 포함할 수 있다.

그리고 상기 (C) 단계는, (C2) 상기 제어유닛이, 상기 3D모델링데이터와 상기 설계원본데이터를 비교하여 차이에 해당되는 오차데이터를 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은, 3D 프린터유닛을 통해 성형된 입체물이 3D 스캐너유닛으로 스캐닝되어 입체물의 실제 형상에 근접하도록 입체물의 설계원본데이터가 보정되고, 설계 프로그램을 통해 입체물의 설계원본데이터가 스캐닝데이터와의 오차값 분석을 통해 입체물 성형의 오차가 감소되어 입체물 성형의 정확성이 향상될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 입체물 성형 시스템에서 3D 프린터유닛이 원본설계데이터를 입력받아 입체물을 출력하는 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 입체물 성형 시스템에서 3D 스캐너유닛이 입체물의 스캐닝데이터의 생성을 위해 입체물을 스캐닝하는 개략적인 사시도이다.
도 3(a) 및 도 3(b)는 본 발명의 제1실시예에 따른 입체물 성형 시스템에서 제어유닛이 설계원본데이터와 스캐닝데이터를 비교하여 설계보정데이터를 생성하는 과정을 도시한 도면이다.
도 4는 일반적인 임플란트가 치조골에 식립되어 있는 모습의 측단면도이다.
도 5는 임플란트에 사용되는 임플란트용 드릴링 가이드가 치아에 결합된 모습의 사시도이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

본 명세서에서 사용되는 '일측'과 '타측'의 용어는 특정된 측면을 의미할 수도 있고, 또는, 특정된 측면을 의미하는 것이 아니라 복수의 측면 중 임의의 측면을 일측이라 지칭하면, 이에 대응되는 다른 측면을 타측이라 지칭하는 것으로 이해되어질 수 있다.

또한 본 명세서에서 사용되는 '결합' 또는 '연결'이라는 용어는, 하나의 부재와 다른 부재가 직접 '결합'되거나 직접 '연결'되는 경우뿐만 아니라 하나의 부재가 이음부재를 통해 다른 부재에 간접적으로 결합되거나, 간접적으로 연결되는 경우도 포함될 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 입체물 성형 시스템에서 3D 프린터유닛이 원본설계데이터를 입력받아 입체물을 출력하는 개략적인 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 입체물 성형 시스템에서 3D 스캐너유닛이 입체물의 스캐닝데이터의 생성을 위해 입체물을 스캐닝하는 개략적인 사시도이며, 도 3(a) 및 도 3(b)는 본 발명의 제1실시예에 따른 입체물 성형 시스템에서 제어유닛이 설계원본데이터와 스캐닝데이터를 비교하여 설계보정데이터를 생성하는 과정을 도시한 도면이고, 도 4는 일반적인 임플란트가 치조골에 식립되어 있는 모습의 측단면도이며, 도 5는 임플란트에 사용되는 임플란트용 드릴링 가이드가 치아에 결합된 모습의 사시도이다.

이들 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 입체물 성형 시스템은, 설계원본데이터(800)를 사용하여 입체물을 출력하는 3D 프린터유닛(100)과, 3D 프린터유닛(100)을 통해 출력되는 입체물을 스캐닝하여 스캐닝데이터(900)를 생성하는 3D 스캐너유닛(200)과, 3D 스캐너유닛(200)을 통해 생성된 스캐닝데이터(900)와, 설계원본데이터(800)를 비교 후 설계원본데이터(800)를 보정하여 설계보정데이터(850)를 생성하는 제어유닛(300)을 포함한다.

도 1을 참조하면, 3D 프린터유닛(100)은 설계원본데이터(800, 도 3 참조)를 사용하여 입체물을 출력하도록 마련된다. 여기서 설계원본데이터(800)는 3D로 모델링된 데이터일 수 있다.

3D 프린터유닛(100)은 컴퓨터 등의 신호에 따라 적층플레이트(120)에 물질을 연속적으로 분사하여 적층하면서 3차원의 입체물을 출력하는 장치이며, 다른 제조 기술에 비해 사용하기 편리하고, 확장성이 높아 제조업에서 의료기기업 분야까지 다양한 분야로 확장가능한 장점이 있다.

3D 프린터유닛(100)은 다양한 분야에서 사용될 수 있으며 3D로 모델링되는 입체물의 설계원본데이터(800)를 입력받아 입체물을 출력할 수 있는데, 여기서 3D 프린터유닛(100)은 컴퓨터 등의 외부장치에 연결되어 설계원본데이터(800)를 입력받도록 마련될 수도 있고 또는 3D 프린터유닛(100)에 연산기능을 가지는 중앙처리장치가 탑재되어 외부장치의 연결없이 3D 프린터유닛(100)에 의해 설계원본데이터(800)가 바로 실행되도록 마련될 수도 있다.

즉 도 1 및 도 3을 참조하면, 3D 프린터유닛(100)은 설계원본데이터(800)에 기초하여 메인바디(130) 내부에 배치되는 소재인출유닛(110)을 통해 소재가 인출되면서 입체물을 성형하도록 마련될 수 있다.

여기서, 소재는 다양한 재질로 마련될 수 있는데, 특히, PLA(Poly Lactic Acid), PVC(Polyvinyl Chloride), PVA(Polyvinyl Alcohol), ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene) 등의 열가소성 수지로 마련될 수 있다. 다만, 소재가 이에 한정되는 것은 아니며, 3D 프린터유닛(100)에 적용가능한 다양한 재질이 포함될 수 있다.

도 1을 참조하면, 소재인출유닛(110)은 소재공급유닛(미도시)으로부터 공급되는 소재를 인출할 수 있는 노즐(111)이 구비될 수 있다.

그리고, 노즐(111)의 하측에는 입체물이 적층되는 적층플레이트(120)가 배치될 수 있는데, 노즐(111)이 구비되는 소재인출유닛(110)이 벨트(미도시)에 연결되어 구동력을 전달받아 X축, Y축, Z축을 가지는 3차원 직교좌표계를 기준으로 다양한 방향으로 구동하면서 적층플레이트(120)에 소재를 적층시켜 입체물을 성형하도록 마련될 수 있다.

여기서 3D 프린터유닛(100)은 시계, 신발, 휴대 전화 케이스, 자동차 부품 등을 3차원으로 출력이 가능하므로 자동차, 건설, 금속금형 등의 다양한 업종에서 사용될 수 있다.

다만 이하에서는 설명의 편의를 위해, 본 발명의 제1실시예에 따른 입체물 성형 시스템을 통해 성형되는 입체물이 의료업, 특히 치과 치료 과정에 사용되는 임플란트(400)인 것을 중심으로 설명하되 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 종류의 입체물 성형도 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있음을 밝혀 둔다.

본 명세서에서는 설명의 편의를 위해 임플란트 관련 의료업 중 임플란트용 드릴링 가이드(500)를 중심으로 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 제1실시예에 따른 입체물 성형 시스템을 통해 성형되는 입체물은, 픽스츄어(410)와 어버트먼트(420)를 포함하는 임플란트(400)일 수도 있다.

즉 3D 프린터유닛(100)을 통해 픽스츄어(410)와 어버트먼트(420)를 포함하는 임플란트(400)가 출력되도록 마련될 수 있다.

도 4를 참조하면, 일반적으로 임플란트(400)는 인체조직이 상실되었을 때 회복시켜 주는 대치물을 의미하지만, 치과에서는 인공으로 만든 인공치아를 이식하는 것을 말한다. 상실된 치근(뿌리)을 대신할 수 있는 대체 치근을, 이가 빠져나간 치조골(700)에 심은 뒤, 인공치관(430)을 고정시켜 치아(710)의 기능을 회복하도록 하는 시술이다.

또한, 임플란트(400)는, 단일 결손치 수복은 물론이거니와 부분 무치아 및 완전 무치아 환자에게 의치의 기능을 증진시키고 치아 보철 수복의 심미적인 면을 개선시킨다. 나아가 주위의 지지골 조직에 가해지는 과도한 응력을 분산시킴은 물론 치열의 안정화에 도움을 준다.

이와 같이 치과에서 행하는 임플란트(400) 시술은 잇몸뼈, 즉 치조골(700)에 픽스츄어(410)를 식립하는 수술과정과, 식립된 픽스츄어(410)에 어버트먼트(420)를 결합하여 어버트먼트(420)에 인공치관(430)을 장착하는 보철과정으로 구분된다.

여기서, 어버트먼트(420)는 인공치관(430)이 지지될 수 있도록 마련된다. 그리고, 픽스츄어(410)는 인체에 거부반응이 없는 티타늄(Ti, Titanium) 또는 티타늄 합금으로 제조될 수 있다.

이러한 임플란트(400)의 시술법은 다양할 수 있는데, 그 중 일 실시예에 대하여 간략하게 설명하면 다음과 같다.

우선, 치조골(700)에 드릴링(drilling) 및 탭핑(tapping) 과정을 거쳐 픽스츄어(410) 치수에 부합하는 홈을 형성하고, 픽스츄어(410) 상부에 마운트(Mount)를 체결한다. 그리고 나서 수술용 핸드 피스를 이용하여 픽스츄어(410)와 마운트를 치조골(700)에 식립한 다음 마운트를 픽스츄어(410)에서 제거함으로써, 치조골(700)에 픽스츄어(410)를 식립하게 된다.

그리고 픽스츄어(410)의 상부에 덮개 나사(cover screw)를 체결하여 픽스츄어(410)를 봉합함으로써 1차 수술이 완료된다.

덮개 나사는 픽스츄어(410)의 골융합을 기다리는 동안 구강 내에 존재하는 세균 및 이물질이 픽스츄어(410)의 내부로 침입하는 것을 차단한다. 골융합 기간은 환자의 골질과 매식 위치에 따라 다소 상이하지만, 일반적으로 3개월 내지 6개월이 소용된다.

이어서, 2차 수술을 통해 잇몸을 열어 덮개 나사를 노출시킨 후 픽스츄어(410)의 골융합 정도를 확인하고 덮개 나사를 제거한다.

그리고, 치아 모형을 제작하고 인공치관(430)을 기공한 후 픽스츄어(410) 상부에 어버트먼트(420)를 체결하고, 어버트먼트(420) 위에 인공치관(430)을 고정하여 인공치아를 완성하게 된다.

여기서 도 5를 참조하면, 픽스츄어(410)를 치조골(700)에 식립하기 위해 치조골(700)을 드릴링하는 경우 드릴링을 위한 드릴비트(600)의 이동을 가이드하는 임플란트용 드릴링 가이드(500)가 환자의 구강 내부의 치아(710)에 결합될 수 있다.

만약, 임플란트용 드릴링 가이드(500)가 설치되지 않는 경우를 가정하면, 의사는 치조골(700)의 드릴링시 의사본인의 개인적인 경험과 숙련도에 기초하여 드릴링 각도를 설정하고 그 설정각도에 따라 드릴링 깊이를 조절하면서 치조골(700)에 구멍을 형성하게 된다.

이런 방식에 의해 드릴링을 진행하게 되면, 의사 개개인의 역량에 따라 치조골(700)에 형성되는 구멍의 깊이와 각도 등이 일정하지 못하므로 정확한 시술이 어려울 수 있으므로 이러한 문제점을 해결하기 위해 치조골(700)에 임플란트용 드릴링 가이드(500)가 설치될 수 있으며, 이에 의해 일정한 정도의 드릴링 깊이와 드릴링 각도가 보장될 수 있다.

여기서 임플란트용 드릴링 가이드(500)는 환자의 구강상태와 치조골(700) 및 치아(710)의 상태에 따라 환자 개개별로 다른 치수를 가질 수 있다. 즉 임플란트용 드릴링 가이드(500)는 환자의 치아(710)에 결합되어 지지되는데 환자마다 치아(710)의 형태, 개수와 크기 등이 모두 다르므로, 환자의 치아(710)에 결합되는 임플란트용 드릴링 가이드(500)의 형태, 크기 등도 달라져야 한다.

이를 위해 임플란트용 드릴링 가이드(500)를 성형하기 위한 설계원본데이터는 CT(Computed Tomography) 및 스캐너 중 적어도 하나를 포함하는 영상정보획득유닛을 통해 획득된 데이터에 기초하여 마련될 수 있다.

여기서 CT, 즉 컴퓨터단층촬영법은 인체의 다양한 각도에서 엑스선이나 초음파를 인체에 투영하고 이를 컴퓨터로 재구성하여 인체 내부 단면의 모습을 화상으로 처리하는 촬영법으로, 이에 의하면 다수 환자의 개인별로 정확한 구강 내부에 관한 데이터의 획득이 가능해진다.

그리고 CT에 의해 촬영된 CT 데이터에 기초하여 2차원 이미지가 3차원으로 렌더링되며, 이러한 3차원으로 렌더링된 데이터에 기초하여 설계원본데이터(800)가 마련될 수 있다.

즉 CT를 통해 환자 개개인의 특성에 맞는 CT 데이터가 생성될 수 있으며, 이러한 CT 데이터를 기초하여 3D 프린터유닛(100)을 통해 성형가능한 데이터에 해당되는 설계원본데이터(800)가 마련될 수 있다.

한편 3D 스캐너유닛(200)을 이용하여 환자의 구강 내부 구조를 스캔하고 이러한 스캔결과를 3D모델데이터로 구축할 수 있다.

여기서 전술환 CT 데이터와, 3D 스캐너유닛(200)을 통해 획득한 환자의 구강 내부 구조에 관한 3D모델데이터를 결합하여 임플란트용 드릴링 가이드(500)를 성형하도록 마련될 수도 있다.

그리고 도 1 및 도 3을 참조하면, 3D 프린터유닛(100)은 이러한 방식으로 마련되는 설계원본데이터(800)에 기초하여 임플란트용 드릴링 가이드(500)를 3차원 형상으로 성형할 수 있다.

하지만 3D 프린터유닛(100)을 통해 입체물을 성형하는 경우 설계원본데이터(800)와 실제 성형된 입체물에는 상당 범위의 오차가 발생될 수 있다.

즉 설계원본데이터(800)의 치수와 실제 성형된 입체물의 치수에 차이가 발생될 수 있으며, 임플란트용 드릴링 가이드(500)의 경우 설계원본데이터(800)와 치수에 차이가 있는 입체물이 성형된다면 치수 차이로 인해 임플란트용 드릴링 가이드(500)가 환자의 구강에 결합될 수 없는 상황이 발생될 수 있다.

따라서 3D 프린터유닛(100)을 통해 입체물의 성형이 완료되었으나 오차가 발생하는 경우에는, 오차가 발생된 치수만큼 오차보정을 수행해야 한다.

이러한 오차보정을 위해 작업자가 직접 수작업으로 치수를 측정하게 되면 시간이 많이 소요되고 정확도를 확보하는 것이 용이하지 않을 수 있으므로, 본 발명의 제1실시예에 따른 입체물 성형 시스템의 경우 도 2를 참조하면 3D 프린터유닛(100)을 통해 출력되는 입체물을 3D 스캐너유닛(200)을 통해 스캐닝하여 스캐닝데이터(900, 도 3 참조)를 생성한다.

그리고 도 2를 참조하면, 3D 스캐너유닛(200)은 입체물을 향해 빛을 조사하는 광조사부(210)와, 광조사부(210)로부터 조사된 후 입체물에서 반사되는 빛을 획득하는 수광부(220)를 포함할 수 있다.

여기서 3D 스캐너유닛(200)에서 조사되는 빛에는 다양한 종류의 레이저가 포함될 수 있다. 즉 3D 스캐너유닛(200)의 광조사부(210)에서 레이저를 조사하도록 마련될 수 있다.

그리고 도 3을 참조하면, 제어유닛(300)이 3D 스캐너유닛(200)을 통해 생성된 스캐닝데이터(900)와, 설계원본데이터(800)를 비교 후 설계원본데이터(800)를 보정하게 된다.

즉 제어유닛(300)은 스캐닝데이터(900)와 설계원본데이터(800)를 비교하여 오차를 파악하며 이러한 오차를 보정하여 설계보정데이터(850, 도 3 참조)를 생성하게 된다.

여기서 3D 스캐너유닛(200)은 물체의 외곽선의 좌표값을 추출하여 그에 관한 데이터를 얻을 때 사용하는 기구로 3차원의 입체물을 스캔하도록 마련될 수 있다.

그리고 3D 스캐너유닛(200)을 통해 입체물을 스캔하게 되면 스캐닝데이터(900)가 생성되는데, 이러한 방식으로 생성되는 스캐닝데이터(900)는 3차원으로 모델링된 데이터일 수도 있고, 또는 3차원으로 모델링하기 이전 단계의 데이터일 수 있다.

따라서, 만약 스캐닝데이터(900)가 3차원으로 모델링하기 이전 단계의 데이터인 경우, 제어유닛(300)은 3차원으로 모델링되기 이전 단계의 스캐닝데이터(900)를 3D로 모델링하며 3D모델링데이터(900)를 생성하며 이에 의해 설계원본데이터(800)와 3D모델링데이터(900)를 비교한다.

여기서 도 3을 참조하면, 3D 프린터유닛(100)을 통해 출력된 임플란트용 드릴링 가이드(500)가 설계원본데이터(800)에 대해 오차를 가지는 경우 이러한 임플란트용 드릴링 가이드(500)가 가지는 오차는 3D 스캐너유닛(200)을 통해 스캐닝할 때 스캐닝데이터(900)에 반영되므로 설계원본데이터(800)와 스캐닝데이터(900)에는 오차만큼의 차이가 발생하게 된다(도 3의 a1 ≠ a2 및 b1 ≠ b2 참조).

그리고 제어유닛(300)은 이러한 오차만큼의 차이를 보정하여 설계보정데이터(850)를 생성하게 되며, 3D 프린터유닛(100)이 설계보정데이터(850)에 기초해 임플란트용 드릴링 가이드(500)를 출력하게 되는데, 설계보정데이터(850)에 기초해 3D 프린터유닛(100)을 통해 출력되는 임플란트용 드릴링 가이드(500)는 오차가 보정되어 있는 상태이므로 정확한 입체물이 출력될 수 있다.

즉, 3D 프린터유닛(100)을 통해 출력되는 입체물이 임플란트용 드릴링 가이드(500)라면, 임플란트용 드릴링 가이드(500)는 환자의 구강상태와 치조골(700) 및 치아(710)의 상태에 적합하게 정확성이 보장될 수 있다.

이하, 본 발명의 제1실시예에 따른 입체물 성형 시스템에서, 3D 프린터유닛(100)을 통해 성형된 입체물이 3D 스캐너유닛(200)으로 스캐닝되어 입체물의 실제 형상에 근접하도록 입체물의 설계원본데이터(800)가 보정되며, 이에 의해 입체물 성형의 오차가 감소되어 입체물 성형의 정확성이 향상될 수 있는 작용 및 효과에 대해 설명한다.

도 1을 참조하면 3D 프린터유닛(100)은 개개별 환자의 CT를 통해 획득된 CT 데이터에 기초하여 생성되는 설계원본데이터(800)를 사용하여 입체물을 출력하게 된다.

하지만, 3D 프린터유닛(100)을 통해 출력되는 입체물은 설계원본데이터(800)와 오차가 발생될 수 있으므로 이를 보정해 줄 필요가 있다.

이를 위해 도 2를 참조하면, 3D 스캐너유닛(200)이 3D 프린터유닛(100)을 통해 출력되는 입체물을 스캐닝하여 스캐닝데이터(900)를 생성하게 된다.

그리고 도 3을 참조하면, 제어유닛(300)은 설계원본데이터(800)와 스캐닝데이터(900)를 비교하게 된다. 여기서 설계원본데이터(800)는 3D로 모델링된 데이터일 수 있으므로, 설계원본데이터(800)와 스캐닝데이터(900)의 비교의 용이성을 위해 제어유닛(300)은 스캐닝데이터(900)를 3D로 모델링하여 스캐닝데이터(900)로부터 3D모델링데이터(900)를 생성하게 된다.

한편, 3D 프린터유닛(100)을 통해 출력되는 입체물이 설계원본데이터(800)와 오차가 있는 경우라면 설계원본데이터(800)와 3D모델링데이터(900)에도 오차가 있으므로, 제어유닛(300)은 이러한 오차를 보정하여 설계보정데이터(850)를 생성하게 되며, 3D 프린터유닛(100)이 설계보정데이터(850)를 사용하여 최종적으로 오차없는 입체물을 출력하게 된다.

이하, 본 발명의 제2실시예에 따른 입체물 성형 방법에서, 3D 프린터유닛(100)을 통해 성형된 입체물이 3D 스캐너유닛(200)으로 스캐닝되어 입체물의 실제 형상에 근접하도록 입체물의 설계원본데이터(800)가 보정되며, 이에 의해 입체물 성형의 오차가 감소되어 입체물 성형의 정확성이 향상될 수 있는 작용 및 효과에 대해 설명한다.

다만, 본 발명의 제1실시예에 따른 입체물 성형 시스템에서 설명한 내용과 공통되는 내용은 전술한 설명으로 대체하도록 한다.

한편, 본 발명의 제2실시예에 따른 입체물 성형 방법을 통해 성형되는 입체물은 제1실시예와 마찬가지로 치과 치료 과정에 사용되는 임플란트(400)인 것을 중심으로 설명하기로 한다.

환자의 구강 내부가 CT에 의해 촬영될 수 있는데 이와 같이 CT를 통해 획득된 CT 데이터를 렌더링하여 3D 파일로 변환하는 것을 통해 임플란트용 드릴링 가이드(500)에 대한 설계원본데이터(800)가 마련될 수 있다.

그리고 3D 프린터유닛(100)은 임플란트용 드릴링 가이드(500)에 대한 설계원본데이터(800)를 입력받아 임플란트용 드릴링 가이드(500)에 관한 입체물을 출력하게 된다.

하지만 이와 같이 출력되는 임플란트용 드릴링 가이드(500)는 설계원본데이터(800)와 비교시 오차가 발생될 수 있으므로 3D 스캐너유닛(200)을 통해 이러한 오차를 보정할 수 있다.

즉 3D 스캐너유닛(200)이 임플란트용 드릴링 가이드(500)를 스캐닝하여 스캐닝데이터(900)를 생성하게 되는데, 여기서 스캐닝데이터(900)는 3차원으로 모델링하기 이전 단계의 데이터일 수 있다.

따라서 제어유닛(300)은 스캐닝데이터(900)를 3D로 모델링하며 3D모델링데이터(900)를 생성하며 이에 의해 설계원본데이터(800)와 3D모델링데이터(900)를 비교한다.

여기서 3D 프린터유닛(100)을 통해 출력된 입체물이 설계원본데이터(800)에 대해 오차를 가지는 경우 설계원본데이터(800)와 스캐닝데이터(900)에는 오차가 발생하게 되는데, 제어유닛(300)이 3D모델링데이터(900)와 설계원본데이터(800)를 비교하여 차이에 해당되는 오차데이터를 추출하게 된다.

그리고 제어유닛(300)이 스캐닝데이터(900)로부터 3D로 모델링된 3D모델링데이터(900)와 설계원본데이터(800)를 비교 후 설계원본데이터(800)를 보정하여 설계보정데이터(850)를 생성하게 되며, 3D 프린터유닛(100)은 이와 같이 생성된 설계보정데이터(850)에 기초하여 임플란트용 드릴링 가이드(500)를 다시 출력하게 된다.

이에 의해 입체물 성형의 오차가 감소되어 환자의 구강상태와 치조골(700) 및 치아(710)의 상태에 적합하게 정확성이 향상되는 임플란트용 드릴링 가이드(500)가 성형될 수 있는 효과가 있다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 보정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 보정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

100 : 3D 프린터유닛 110 : 소재인출유닛
111 : 노즐 120 : 적층플레이트
200 : 3D 스캐너유닛 210 : 광조사부
220 : 수광부 300 : 제어유닛
400 : 임플란트 410 : 픽스츄어
420 : 어버트먼트 430 : 인공치관
500 : 임플란트용 드릴링 가이드 600 : 드릴비트
700 : 치조골 710 : 치아
800 : 설계원본데이터 850 : 설계보정데이터
900 : 스캐닝데이터 900 : 3D모델링데이터

Claims

설계원본데이터를 사용하여 입체물을 출력하는 3D 프린터유닛;
상기 3D 프린터유닛을 통해 출력되는 상기 입체물을 스캐닝하여 스캐닝데이터를 생성하는 3D 스캐너유닛; 및
상기 3D 스캐너유닛을 통해 생성된 상기 스캐닝데이터와, 상기 설계원본데이터를 비교 후 상기 설계원본데이터를 보정하여 설계보정데이터를 생성하는 제어유닛을 포함하는 입체물 성형 시스템.
제1항에 있어서,
상기 설계원본데이터는 CT(Computed Tomography) 및 스캐너 중 적어도 하나를 포함하는 영상정보획득유닛을 통해 획득된 데이터에 기초하여 마련되는 것을 특징으로 하는 입체물 성형 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어유닛은,
상기 3D 스캐너유닛에서 생성되는 상기 스캐닝데이터와, 상기 설계원본데이터를 비교 가능하도록, 상기 스캐닝데이터를 3D로 모델링하여 상기 스캐닝데이터로부터 3D모델링데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 입체물 성형 시스템.
제1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 입체물은 치과 치료 과정에 사용되는 임플란트로 마련되는 것을 특징으로 하는 입체물 성형 시스템.
(A) 3D 프린터유닛이 설계원본데이터를 입력받아 입체물을 출력하는 단계;
(B) 3D 스캐너유닛이 상기 입체물을 스캐닝하여 스캐닝데이터를 생성하는 단계; 및
(C) 제어유닛이 상기 스캐닝데이터와, 상기 설계원본데이터를 비교 후 상기 설계원본데이터를 보정하여 설계보정데이터를 생성하는 단계를 포함하는 입체물 성형 방법.
제5항에 있어서,
상기 (A) 단계는,
(A1) CT(Computed Tomography) 및 스캐너 중 적어도 하나를 포함하는 영상정보획득유닛을 통해 획득된 데이터에 기초하여 상기 설계원본데이터가 마련되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체물 성형 방법.
제6항에 있어서,
상기 (A1) 단계는,
상기 데이터를 렌더링하여 3D 파일로 변환하는 것을 통해 상기 설계원본데이터가 마련되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체물 성형 방법.
제5항에 있어서,
상기 (C) 단계는,
(C1) 상기 스캐닝데이터를 통해 3D로 모델링하여 상기 스캐닝데이터로부터 3D모델링데이터를 생성하며, 상기 제어유닛이 상기 3D모델링데이터와 상기 설계원본데이터를 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체물 성형 방법.
제8항에 있어서,
상기 (C) 단계는,
(C2) 상기 제어유닛이, 상기 3D모델링데이터와 상기 설계원본데이터를 비교하여 차이에 해당되는 오차데이터를 추출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체물 성형 방법.
제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 입체물은 치과 치료 과정에 사용되는 임플란트로 마련되는 것을 특징으로 하는 입체물 성형 방법.