디지털 치과 진단 및 치료 혁명의 물결 속에서 3D 프린팅 수지 기술은 미크론 수준의 정밀도, 생체 적합성 및 신속한 프로토타이핑 능력 덕분에 치열 교정, 이식, 복원 및 기타 분야의 핵심 프로세스가 되었습니다. 본 논문에서는 치과용 3D 프린팅 레진의 공정 특성과 개발 동향을 기술 원리, 재료 시스템, 공정 및 산업 적용의 4가지 차원에서 체계적으로 분석할 것입니다.
첫째, 기술 원리: 광중합 성형의 정밀 제어
치과용 3D 프린팅 레진은 주로 광중합(SLA/DLP) 기술에 사용되며, 그 핵심 원리는 액체 감광성 레진에 자외선이나 레이저 광을 조사하여 광중합 반응을 유발하여 층별로 경화할 수 있도록 하는 것입니다.
SLA(Stereolithography): 레이저 빔은 복잡한 구조의 고정밀 프린팅에 적합한 레진 표면을 한 점씩 스캔합니다. 정확도는 ±0.025mm이고 층 두께는 25μm로 낮아 치아 교합면의 세부 사항을 정확하게 복원할 수 있습니다.
DLP(Digital Light Process): 레진의 전체 층을 프로젝터를 통해 한 번에 경화시키는 방식으로 프린팅 속도가 SLA보다 3~5배 빨라 표준화된 치과용 모델의 대량 생산에 적합합니다.
PolyJet 기술: 잉크젯과 광경화를 결합하고 다중 재료 하이브리드 인쇄를 지원하며 견고한 구조와 유연한 지지대의 통합을 동시에 달성할 수 있지만 장비 비용이 더 높습니다.
주요 이점:
주형 없는 제조: 디지털 모델에서 직접 고체를 생성하여 기존의 석고 주형 전환 단계를 없애고 수동 오류를 줄입니다.
표면 품질: 인쇄된 부품의 표면은 매끄러우며 임상 사용 표준을 충족하기 위해 사후 연마가 필요하지 않습니다.
재료 활용: 요구에 따라 경화하고 재료 낭비율은 녹색 제조 추세에 맞춰 5% 미만입니다.
둘째, 재료 시스템: 생체 적합성과 기능적 혁신
치과용 3D 프린팅 수지는 ISO 10993 생체 적합성 인증을 충족하는 동시에 다양한 임상 요구에 맞는 특수 재료를 개발해야 합니다.
표준 모델 수지: 진단 모델 및 치아 교정 모델 제작에 사용되며 정확도 ±0.05mm, 중간 경도(쇼어 경도 80-90D) 및 장기 보존이 가능합니다.
고온 저항성 수지: 120℃의 고온에 견디며 용융 금형 생산 시 금속 복원 주조에 적합하며 열팽창 계수가 낮고 고정밀 주조에 적합합니다.
유연한 수지: 조정 가능한 탄성 계수(0.5-2GPa)로 눈에 보이지 않는 치열 교정 장치 및 턱 패드를 만드는 데 사용되며 착용 편의성이 높습니다.
항균수지 : 은이온 또는 나노이산화티타늄을 첨가하여 구강내 세균의 증식을 억제하고 2차우식의 위험을 감소시킵니다.
투명 가이드 수지: 광 투과율 >90%, 임플란트 수술 가이드에 사용되며 CBCT 이미지를 통해 정확한 탐색이 가능합니다.
물질적 혁신의 예:
Kexcelled Dental 시리즈: 주조 표면 거칠기 Ra <0.8μm를 갖춘 저취 및 저회분 수지를 도입하여 후속 연마 공정을 줄입니다.
Graphy TC-85 생체 재료: 탄성 범위 300%-400%, 힘 감쇠율이 기존 PETG 소재에 비해 60% 감소하여 보이지 않는 교정 장치의 장기간 착용에 적합합니다.
C. 프로세스 흐름: 데이터에서 엔터티까지 전체 체인 제어
치과용 3D 프린팅 레진의 프로세스 흐름에는 데이터 수집, 모델 설계, 프린팅 매개변수 최적화 및 후처리가 포함됩니다.
데이터 수집:
구강 스캐너(예: 3Shape TRIOS, iTero)는 ±0.02mm의 정확도로 환자 치아의 3D 데이터를 획득합니다.
CBCT는 임플란트 가이드 디자인을 위해 치조골 구조를 스캔합니다.
모델 디자인:
수복 형태 디자인, 교합 관계 조정을 위해 치과용 CAD 소프트웨어(예: exocad, DentalCAD)를 사용합니다.
STL 형식 파일을 생성하고 인쇄 매개변수(레이어 두께, 노출 시간, 지지 구조)를 설정합니다.
3D 인쇄:
점도를 낮추고 유동성을 높이기 위해 수지조를 25~30°C로 예열합니다.
인쇄 중 레이어 간 경화 정도를 실시간으로 모니터링하여 경화 부족 또는 과잉 경화로 인한 변형을 방지합니다.
후처리:
경화되지 않은 레진을 제거하기 위해 알코올 세척을 하고, 깨끗한 표면을 보장하기 위해 5분간 초음파 세척을 합니다.
재료의 기계적 특성을 향상시키기 위한 UV 광 경화 상자 2차 경화(405nm 파장, 10-15분).
지지 구조 제거, 모서리 다듬기, 최종 정밀도는 임상적으로 허용되는 오류 범위(교정 모델 ≤ 0.25mm, 임플란트 가이드 플레이트 ≤ 0.1mm)를 충족해야 합니다.
넷째, 산업 응용: 보조 도구부터 표준화된 생산까지
치과용 3D 프린팅 레진이 침투했습니다.
