산화지르코늄 기반 세라믹 (Zirconia)(최근 CAD/CAM 시스템에서 가장 널리 쓰이며, '인공 다이아몬드'라 불릴 만큼 압도적인 강도와 인성을 가진 고강도 세라믹)의 경우, 지르코니아(Zirconia)는 상변태 강화(Transformation toughening)를 통해 치과용 세라믹 중 가장 높은 강도를 보인다. CAD/CAM은 스캐닝 → 디자인 → 밀링 순으로 진행되며, 형태를 디지털 자료로 옮기는 첫 단계가 스캐닝이다. 디자인은 컴퓨터에서 보철물을 설계하는 단계, 밀링은 블록을 깎아 내는 가공 단계이다. 삼각측량법은 광원과 카메라, 대상이 이루는 삼각형에서 반사되는 빛의 각도 차이로 좌표를 계산한다. 비접촉식이라 빠르고 손상이 없으며, 접촉식은 탐침이 직접 닿아 훨씬 느리다('24 기출).

CAM 소프트웨어(CAD 소프트웨어에서 디자인된 보철물 데이터를 밀링 머신이 인식할 수 있는 경로로 변환해 주는 소프트웨어)의 경우, CAM(Computer-Aided Manufacturing) 소프트웨어는 CAD로 만든 형상 데이터를 밀링 버의 이동 경로와 절삭 조건으로 바꿔 준다. 이 가공 경로를 만드는 작업을 넛팅이라 하며, 설계를 담당하는 CAD와 역할이 구분된다. 첨가형 가공은 재료를 층층이 쌓아 올리므로 버리는 재료가 거의 없고 속이 빈 구조처럼 복잡한 형태도 만들 수 있다. 절삭형은 블록을 깎아 내므로 재료 손실이 크고 버가 닿지 않는 곳은 만들 수 없다. 신터링은 부분 소결된 지르코니아를 고온에서 완전히 굳혀 최종 강도와 색을 얻는 과정이다. 이때 20% 안팎으로 줄어들므로 밀링할 때 미리 크게 깎아 수축을 보상한다('22·'24 기출).

• CAM 소프트웨어: CAM(Computer-Aided Manufacturing) 소프트웨어는 CAD로 만든 형상 데이터를 밀링 버의 이동 경로와 절삭 조건으로 바꿔 준다. 이 가공 경로를 만드는 작업을 넛팅이라 하며, 설계를 담당하는 CAD와 역할이 구분된다('24 기출).
• 첨가형 가공: 첨가형 가공은 재료를 층층이 쌓아 올리므로 버리는 재료가 거의 없고 속이 빈 구조처럼 복잡한 형태도 만들 수 있다. 절삭형은 블록을 깎아 내므로 재료 손실이 크고 버가 닿지 않는 곳은 만들 수 없다('23·'24 기출).
• 신터링: 신터링은 부분 소결된 지르코니아를 고온에서 완전히 굳혀 최종 강도와 색을 얻는 과정이다. 이때 20% 안팎으로 줄어들므로 밀링할 때 미리 크게 깎아 수축을 보상한다('24 기출).

1단계 · 산화지르코늄 기반 세라믹 (Zirconia)

지르코니아(Zirconia)는 상변태 강화(Transformation toughening)를 통해 치과용 세라믹 중 가장 높은 강도를 보인다.

2단계 · 스캐닝 (Scanning)

CAD/CAM은 스캐닝 → 디자인 → 밀링 순으로 진행되며, 형태를 디지털 자료로 옮기는 첫 단계가 스캐닝이다. 디자인은 컴퓨터에서 보철물을 설계하는 단계, 밀링은 블록을 깎아 내는 가공 단계이다.

3단계 · 삼각측량법

삼각측량법은 광원과 카메라, 대상이 이루는 삼각형에서 반사되는 빛의 각도 차이로 좌표를 계산한다. 비접촉식이라 빠르고 손상이 없으며, 접촉식은 탐침이 직접 닿아 훨씬 느리다.

마이메르시 제작 · 국시 핵심 기전 도해

핵심 정리 · 산화지르코늄 기반 세라믹 (Zirconia) = 최근 CAD/CAM 시스템에서 가장 널리 쓰이며, '인공 다이아몬드'라 불릴 만큼 압도적인 강도와 인성을 가진 고강도 세라믹 / 스캐닝 (Scanning) = 치과용 CAD/CAM 시스템의 작업 과정 중 '디지털 인상'을 채득하는 단계 / 삼각측량법 = CAD/CAM용 스캐너 중 광원을 피사체에 투사하여 반사되는 빛의 각도 차이를 이용하는 방식.

삽입로 설정은 보철물이 지대치에 들어가는 방향을 정해 언더컷과 간섭이 있는지 확인하는 단계이다. 마진 설정은 변연선을 그리는 작업, 교합점 조정은 대합치와의 접촉을 다듬는 작업이다. 심미성이 우수하고 강도가 매우 높다(CAD/CAM용 소재로 사용되는 '지르코니아'의 특징)의 경우, 지르코니아는 굽힘 강도가 1,000MPa을 넘어 금속에 견줄 만하면서도 흰색이라 심미성이 좋다. 다만 매우 단단해 대합치를 마모시킬 수 있고 열전도율은 금속보다 훨씬 낮다. 커넥터는 밀링하는 동안 보철물이 블록에서 떨어져 나가거나 흔들리지 않도록 붙잡아 주는 연결 기둥이다. 가공이 끝난 뒤 잘라 내고 그 자리를 다듬어 마무리한다('22·'24 기출).

SLA 방식(3D 프린팅 방식 중 액체 상태의 광경화 수지에 레이저나 빛을 조사하여 경화시키는 방식)의 경우, SLA(Stereolithography)는 액상 광경화 수지에 레이저를 조사해 한 층씩 굳히는 첨가형 가공 방식으로 정밀도가 높다. 필라멘트를 녹여 쌓는 FDM보다 표면이 매끄러워 임시 보철물이나 서지컬 가이드 제작에 쓰인다. 초기 장비 도입 비용이 매우 고가이다(치과용 CAD/CAM 시스템의 특성)의 경우, CAD/CAM 시스템은 작업 표준화, 청결한 작업 환경, 데이터 영구 보존, 작업 시간 단축 등 다양한 장점이 있지만, 초기 장비 도입 비용이 매우 높다는 대표적인 단점이 있다. 스캐너·CAD 소프트웨어·밀링 머신 등을 모두 갖추려면 수천만 원 이상의 투자가 필요하다. 소결 수축을 보상하기 위해(부분 소결된 지르코니아 블록을 확대해서 밀링하는 이유)의 경우, 부분 소결(Pre-sintered) 상태의 지르코니아는 최종 소결(Final sintering) 시 약 20~25%의 체적 수축이 발생한다. 따라서 CAM 소프트웨어에서 수축량만큼 확대(Enlargement) 설계한 후 밀링하여 소결 후 정확한 크기의 보철물을 얻는다('23·'24 기출).

• SLA 방식: SLA(Stereolithography)는 액상 광경화 수지에 레이저를 조사해 한 층씩 굳히는 첨가형 가공 방식으로 정밀도가 높다. 필라멘트를 녹여 쌓는 FDM보다 표면이 매끄러워 임시 보철물이나 서지컬 가이드 제작에 쓰인다('24 기출).
• 초기 장비 도입 비용이 매우 고가이다: CAD/CAM 시스템은 작업 표준화, 청결한 작업 환경, 데이터 영구 보존, 작업 시간 단축 등 다양한 장점이 있지만, 초기 장비 도입 비용이 매우 높다는 대표적인 단점이 있다. 스캐너·CAD 소프트웨어·밀링 머신 등을 모두 갖추려면 수천만 원 이상의 투자가 필요하다('23·'24 기출).
• 소결 수축을 보상하기 위해: 부분 소결(Pre-sintered) 상태의 지르코니아는 최종 소결(Final sintering) 시 약 20~25%의 체적 수축이 발생한다. 따라서 CAM 소프트웨어에서 수축량만큼 확대(Enlargement) 설계한 후 밀링하여 소결 후 정확한 크기의 보철물을 얻는다('24 기출).

치과 CAD/CAM 반소결 지르코니아 밀링 가공 및 완전 소결 수축 비교 (A ~ C)

치과용 CAD/CAM에서 주로 쓰이는 반소결(Pre-sintered) 지르코니아 블록(A)은 백악질 상태로 가공이 쉽고 공구 마모가 적으나, 밀링 직후(B) 약 1,450~1,550°C에서 완전 소결(C)할 때 기공이 소멸되며 약 20~25%의 균일한 선수축이 일어나므로 CAM에서 해당 블록의 수축률만큼 미리 확대하여 절삭한다.

이트리아 안정화 지르코니아(Y-TZP, 기호 C)는 외부 인장응력으로 미세 균열이 발생할 때 균열 끝단의 정방정계(t-상) 입자가 안정된 단사정계(m-상)로 상전이하면서 약 3~5% 부피 팽창을 일으켜 균열 첨단에 압축응력을 가함으로써 균열 전파를 차단한다(상전이 강화, Transformation toughening)('23·'24 기출).

핵심 확인 · 약 1,450~1,550°C의 고온 최종 소결(Sintering) 과정에서 발생하는 20~25%의 체적(선) 수축을 정밀하게 보상하기 위해 / 균열 첨단 응력에 의해 정방정계(Tetragonal)가 단사정계(Monoclinic)로 상전이하면서 약 3~5%의 체적 팽창을 일으켜 균열 진행을 닫아주는 상전이 강화(Transformation toughening)

마이메르시 제작 · 3D 아틀라스 및 임상 실사 가이드

핵심 정리 · 삽입로 설정 = CAD 디자인 시 보철물이 지대치에 장착되는 방향을 설정하여 언더컷을 확인하는 과정 / 심미성이 우수하고 강도가 매우 높다 = CAD/CAM용 소재로 사용되는 '지르코니아'의 특징 / 커넥터 (Connector / Support) = CAM 과정에서 보철물과 재료 블록을 연결하여 가공 중 이탈이나 파손을 막아주는 구조물.

SLS(Selective Laser Sintering)는 고출력 레이저로 금속 분말을 선택적으로 소결해 층층이 쌓는 첨가형 가공 방식으로, 치과에서는 Co-Cr 금속도재관 하부구조물이나 국소의치 금속구조물 제작에 활용된다. SLA와 DLP는 액상 광경화 수지를, FDM은 열가소성 필라멘트를, LOM은 얇은 시트를 적층하는 방식이라 금속에는 쓰이지 않는다('23·'24 기출).

• SLS(Selective Laser Sintering): SLS(Selective Laser Sintering)는 고출력 레이저로 금속 분말을 선택적으로 소결해 층층이 쌓는 첨가형 가공 방식으로, 치과에서는 Co-Cr 금속도재관 하부구조물이나 국소의치 금속구조물 제작에 활용된다. SLA와 DLP는 액상 광경화 수지를, FDM은 열가소성 필라멘트를, LOM은 얇은 시트를 적층하는 방식이라 금속에는 쓰이지 않는다('24 기출).

핵심 정리 · SLS(Selective Laser Sintering) = 금속분말을 이용한 치과용 3D 프린팅 방법.