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문제 정의
- 본 연구에서는 레이저 선택용융가공법으로 가공한 CoCr 소재의 금속-도재관의 변연적합도 관찰을 위해 주조법, 밀링법 그리고 레이저 선택용융가공법으로 코핑을 제작하여 변연적합도를 측정하여 비교 관찰을 하고자 하였다.
- 본 연구에서는 레이저 선택용융가공법으로 가공한 코발트-크롬 소재의 금속-도재관의 변연적합도 관찰을 위해 주조법, 밀링법 그리고 레이저 선택용융가공법으로 도재용 하부구조를 제작하여 변연간격을 측정하여 비교 관찰하여 임상적으로 적합한 변연적합도를 보이는지 조사해 보고자 하였다.
제안 방법
- CM시편은 3D Scanner(3series, dental wings Inc., Canada)를 이용하여 지대주의 3차원 자료를 스캔하였다. 여기에 금속관 제작을 위한 3D 데이터로 디자인을 완료한 후 5축 밀링 기계(ARUM5X, Doowonid, Korea)를 이용해 금속관을 제작한 후 지대주와 적합을 시켰다.
- LC시편은 lost-wax법으로 납형을 제작하고 주입선 부착, 매몰, 소환 과정을 제조회사의 지시에 따라 작업하였으며, 주조는 금속의 일정한 용융온도 유지를 위해 고주파 주조기(Fornax T, Bego, Germany)를 이용하여 주조하였다. Sandblasting을 하고 내면의 적합을 위하여 기포 등을 제거하였다. Finishing이 끝난 후 지대주와 적합을 시켰다.
- CS시편은 3D Scanner를 이용하여 지대주의 3차원 자료를 스캔한 후 3D 데이터로 디자인이 완료된 .stl 파일을 가지고 SLM 기계(SLM250, MTT, Germany)를 이용해 금속관을 제작한 후 지대주와 적합을 시켰다.
- 각각의 제작법으로 제작된 금속-도재관을 현미경을 사용하여 100배율로 관찰하였다. 각 시편에서 협ㆍ설 방향의 절대변연오차의 평균과 표준 편차는 LC시편에서 31.
- 각각의 제작법으로 제작된 금속-도재관을 현미경을 사용하여 500배율로 관찰하였다(Fig. 3). Lost wax법으로 납형 제작 후 주조법으로 제작한 LC시편과 CAD후 밀링 법으로 제작한 CM시편과 CAD후 SLM법으로 제작한 CS 시편 중 SLM법으로 제작한 CS시편의 표면 형상이 가장 거칠게 나타났다.
- 금속-도재관의 변연적합도 관찰을 하고자 주조법, 밀링법 그리고 레이저 선택용융가공법으로 코핑을 제작하여 지대주와 변연간격을 측정하여 비교 관찰하였다(Table 2).
- 레이저 선택용융가공법으로 가공한 코발트-크롬 소재의 도재용 하부구조의 변연적합도 관찰을 위해 주조법, 밀링법 그리고 레이저 선택용융가공법으로 도재용 하부구조를 제작하여 변연적합도를 측정하여 비교 관찰하여 아래와 같은 결과를 얻었다.
- , Canada)를 이용하여 지대주의 3차원 자료를 스캔하였다. 여기에 금속관 제작을 위한 3D 데이터로 디자인을 완료한 후 5축 밀링 기계(ARUM5X, Doowonid, Korea)를 이용해 금속관을 제작한 후 지대주와 적합을 시켰다.
- 연마되지 않은 시편들의 표면 형상을 digital microscope (VHX-600, KEYENCE Co., Japan)를 통하여 관찰하였다.
- 절단과 연마까지 마친 시편들의 절대변연오차와 변연간격을 digital microscope를 통하여 관찰하였다(Fig. 2).
- 지대주는 아랫면의 직경이 8 ㎜, 높이 5 ㎜, 3° taper, 1㎜ shoulder 변연을 갖는 치아 형태가 되도록 316L stainless steel(KOS, Korea)을 CNC로 가공하였다(Fig. 1).
대상 데이터
- 본 연구에 사용된 합금은 주조법에서는 Wirobond C(Bego, Germany), 밀링법에서는 Co-Cr계 합금으로 된 원통형 밀링용 블록(Doowonid, Korea), 그리고 레이저 선택용융가공법에서는 Co-Cr계 합금분말(ASTM75 powder type, MTT, Germany)을 사용하였다(Table 1).
데이터처리
- 각 제작법에 해당하는 변연 간격의 평균값과 표준편차를 구하고 각 그룹간의 유의차를 검정하기 위하여 95% 신뢰도로 one-way ANOVA (SPSS version 18.0, SPSS Inc., USA)test를 시행하여 분석하였고, 사후검정으로 Scheffe's test를 실시하였다.
이론/모형
- LC시편은 lost-wax법으로 납형을 제작하고 주입선 부착, 매몰, 소환 과정을 제조회사의 지시에 따라 작업하였으며, 주조는 금속의 일정한 용융온도 유지를 위해 고주파 주조기(Fornax T, Bego, Germany)를 이용하여 주조하였다. Sandblasting을 하고 내면의 적합을 위하여 기포 등을 제거하였다.
성능/효과
- 1. 도재용 코발트-크롬 금속관의 절대변연오차와 변연간격은 주조법으로 제작한 금속관이 가장 우수하였다.
- 2. 표면 거칠기 특성은 레이저 선택용융가공법으로 제작한 금속관의 표면이 가장 거칠었다.
- 3). Lost wax법으로 납형 제작 후 주조법으로 제작한 LC시편과 CAD후 밀링 법으로 제작한 CM시편과 CAD후 SLM법으로 제작한 CS 시편 중 SLM법으로 제작한 CS시편의 표면 형상이 가장 거칠게 나타났다.
- 각 시편에서 근ㆍ원심 방향의 절대변연오차의 평균과 표준 편차는 LC시편에서 24.13(±0.44)㎛, CM시편에서 69.13(±1.73)㎛, CS시편에서 69.85(±2.91)㎛로 나타났다.
- 각 시편에서 협ㆍ설 방향의 절대변연오차의 평균과 표준 편차는 LC시편에서 31.72(±4.58)㎛, CM시편에서 78.29(±3.28)㎛, CS시편에서 143.13(±3.83)㎛로 나타났다.
- 그러나 본 연구에서 관찰하고자 한 SLM법으로 제작한 금속관의 변연적합도는 143.13㎛로 임상적 허용범위를 벗어났다. 그 이유로는 레이저 가공에 의한 거친 표면으로 인한 것으로 판단된다.
- 변연간격의 결과를 통계 분석한 결과 변연간격에서 CS 시편이 CM시편과 유의차가 나타났으며(p<0.05), LC시 편이 CM시편과 CS시편간에 유의차가 나타났다(p<0.05).
- 변연간격의 결과를 통계 분석한 결과 절대변연오차에서 LC시편이 CM시편과 유의차가 나타났으며(p<0.05), CS 시편이 LC시편과 CM시편간에 유의차가 나타났다 (p<0.05).
- 본 연구에서는 lost-wax법으로 납형을 제작한 후 고주파 주조기를 사용하여 주조법으로 제작한 금속관의 변연 적합도가 우수한 것으로 나타났다. 정밀주조법에서 변연 적합도에 영향을 미치는 요인은 재료의 특성, 합금의 용융 및 주조방법(Choi UJ et al.
- 본 연구에서는 실험의 다른 요인을 동일하게 하기 위해 시멘트의 두께와 종류에 따른 변연 오차를 배제하기 위해 접착 없이 측정하였으므로 시멘트 합착 후에는 변연 사이의 간격이 보다 증가할 것으로 보인다. 또한, CNC로 밀링 하여 금속 지대주를 제작하였고, 축면 각도도 균일하게 삭제하였으므로 실제 치아 모형과는 차이가 있을 수 있다.
- 밀링법에서 변연적합도에 영향을 미치는 요인은 절삭공구의 형태 결함과 마모의 정도 차이, 절삭과정에서 기계의 떨림이나 회전축의 흔들림에 의해 오류가 발생할 수 있다(Mormann WH and Schug J, 1997). 본 연구의 결과 협ㆍ설 방향 78.29㎛, 근∙원심 방향 69.13㎛의 변연적합도 오류는 이러한 요인들이 영향을 미쳤다고 사료된다.
후속연구
- 도재-금속관의 변연적합도를 측정한 연구만 하고 임상적 적용을 말하기에는 부족한 면이 있다. 그래서 이 외에도 도재 축성 전후의 변연적합도 측정, 단일 금속관이 아닌 교의치 금속관의 변연적합도 측정에 관한 연구도 이루어져야 할 것으로 사료된다. 또한, SLM법에 관한 연구는 부족하므로 앞으로 많은 연구가 이루어져야 할 것으로 사료된다.
- 도재-금속관을 제작하는 방법으로는 아직은 미흡하지만, 계속 기계는 발전할 것이고 기존의 수작업 방식에서 오는 불편함을 해결해 줄 것이기에 향후 더 정밀해진다면 많이 사용될 것으로 예상해 본다.
- 그래서 이 외에도 도재 축성 전후의 변연적합도 측정, 단일 금속관이 아닌 교의치 금속관의 변연적합도 측정에 관한 연구도 이루어져야 할 것으로 사료된다. 또한, SLM법에 관한 연구는 부족하므로 앞으로 많은 연구가 이루어져야 할 것으로 사료된다.
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