치과용 CAD/CAM 시스템 개요

㈜온디맨드소프트

치과시장 현황 치과 병 의원수 15000개소, 치기공소 3000개소 (2010년)

노령인구비율의 점진적 증가로 인해 시장성 양호

금값 폭등에 따른 주 보철재료가 합금에서 세라믹으로 변동

임플란트 시장이 레드오션으로 변화 중

임플란트 업체의 CAD/CAM 장비 수입판매

유럽 미국 CAD/CAM 보철 작업률 20%

국내 CAD/CAM 보철 작업률 10%

전통적인 보철과정(주조 법) 인상 -> 모델링 -> 캐스팅 -> 폴리싱 -> 적합

인상 : 환자 구강 내에 인상재를 넣어서 음각 형태의 치아모형 추출

모델링 : 치아모형에 Wax caving으로 모델 구성 후 거푸집 제작 후 석고로 형태제작

캐스팅 : 제조형태에 따른 금속 선별하여 도가니에서 용해 후 원심분리기로 분리,

합금 주물을 치아모델에 적용

폴리싱 : 주물이 부어진 석고거푸집에서 금속주물의 인공치아의 주형분리 절단 및

연마 검정

적합 : 환자의 구강 내에 인공보철물 장착

주조 법

치과용 CAD/CAM 도래 원인 1. 주조기공 인력의 구인난 및 인건비 - 복잡하고 힘든 주조과정 3D업종인식 기공사 전직 2. 금 가격 상승과 기공 수가의 하락 - 금값 3-4배 상승 보철재료 부적합, 기공수가하락 3. 친환경 보철에 대한 시대적 요구 - 주조작업 노동집약적이며 환경오염 유발 4. CAD/CAM용 신소재 개발 지속 - 세라믹(지르코니아) 소재 개발 및 상품출시 지속 5. 업체의 상흔 - 임플란트 업체의 신 사업모델 - CAD/CAM 장비 수입판매, 소재판매

치과용 CAD/CAM 이란

1. SCAN : Intra Oral Scanner로 치아의 형상 데이터 구성 (Digital Impression) 2. CAD : 치과보철물의 설계분야를 컴퓨터를 이용하여 설계하는 방식, 자동 설계인 design automation 개념 포함, 3D 형상데이터를 바탕으로 손상된 치아 설계 3. CAM : 컴퓨터로 형상화된 모델을 NC 공작기계로 보철물을 만드는 과정, 설계된 3D 형상 데이터를 NC 코드로 변경 후 NC 머신에서 가공 4. Manual Adjustment : 수작업에 의한 적합과정

CAD/CAM 장비가 도입된 치기공소

Scanner : Trios CAD : 3 Shape CAM : Trion G,Z

치과용 CAD/CAM 도입 효과 1. 주조 제작에 비해 제작 공정 축소 및 노동력의 감소

- 주조법 : 12공정, 작업시간 5시간~4일

- 밀링법 : 8공정, 작업시간 1시간~1일

2. 생산시간 단축 및 생산량 증가로 인한 매출 증대

- 주조법:숙련자3명 작업분담 시 하루 9~10개 생산

- 밀링법:숙련자 1명 작업 시 하루 15~20개 생산

- 작업시간 단축으로 1일 납품가능

3. 친환경 작업환경

- 유해가스 발생 없고 쓰레기 량 감소

4. 기공소 경쟁력 강화

- 프로세스 및 DB구축으로 작업의 디지털화

- 단납기 대응가능 및 품질 신뢰성

- 리메이커율 하락과 일정 품질의 제품 생산

치과용 CAD/CAM 시스템 종류 1. 치과용, 진료실용 - 진료실에서 바로 사용할 수 있으나 세라믹 재료와 인레이 등 좁은 적응 증에

한정되며 정밀도가 떨어지고 색조재현에 어려움이 있으며 많은 수작업이 필요하다.

2. 기공소용 - 세라믹 가공에 한정된다. 진료실용 보다는 낫지만 정밀도에 한계를 보이므로

수작업에 의한 적합 과정을 요하는 경우가 많다. 3. 밀링센터용 - 세라믹, 티타늄, 포셀린 합금 등의 금속재료까지 주조 보철이상의 정밀도로 초

고속 가공이 가능하다. 가공 후 수작업이 거의 필요 없다

치과용 CAD/CAM 시스템의 정밀도 1. 주조방식의 정밀도

- 고무인상재 정밀도 25 마이크로미터

- 경석고 정밀도 50 마이크로미터

- 주조용 매몰재의 총팽창율 1.67~1.77%

- 순금 주조경화 수축율 1.84%

- 주조 직후 금속관 내면이 잘 맞지 않는 경우 대부분

- 수작업에 의한 적합과정 거쳐 치과전달

2. CAD/CAM 방식의 정밀도

- 모델스캐너 측정오차 5-25 마이크로미터

- 밀링머신 오차 1 마이크로미터

CAD/CAM 보철물의 파절 지르코니아 블록의 굽힘 강도 900 MPa

보철물 가공 후 굽힘 강도 600 MPa

미세한 손상 시 300 MPa 이하로 떨어짐

교합 조정 중 15 마이크로미터 정도의 흠집이 파절 야기

적합 시 가공에 의해 150Mpa이하로 떨어짐

밀링 가공 시 12마이크 깊이의 wavy surface 파절 야기

판매중인 Digital SCAN 장치 1. Model Scanner - 아날로그와 디지털의 절충안 - 인상재 통한 인상 체득 후 석고 모형을 스캔 함 - 치과 쪽 인상체득 과정은 그대로 유지 (주조시 오차률 모두 포함) 2. Oral Scanner - 인상재 통한 구강 내 인상채득 과정을 디지털방식으로 치아데이터 확보 - 치기공소의 CAD/CAM은 20% 보급되었으나 치과쪽 OralScanner 보급은 미미 - 지대치 중심으로 교합면 인접면 인접치 따로 스캔 - 침이나 타액을 치아로 인식, 구강내 스캔팁이 커 환자 불편함 호소 - 연평균 20% 성장 예상

3차원 스캔 원리(1) 3차원 스캐너는 물체의 깊이 정보를 취득 ( 일반 카메라는 물체의 색상정보 ) 접촉 식과 광학식으로 구성 (광학식은 반사체에 약해 파우더 사용 )

1. 접촉 식 3차원 스캐너 - 탐촉자를 물체에 접촉하여 측정 - 100 Hz 속도 2. 비 접촉 TOF 방식 ( Time of Flight ) - 빛을 물체에 조사하여 빛이 되돌아오는 시간측정 - 정확한 시간 측정 한계가 정밀도 결정 (1 mm ) - 10~100 kHz (10000개/초) 속도

3차원 스캔 원리(2) 3. 비접촉식 광삼각법

- 물체에 레이저를 조사하여 반사 후 수신된 레이저의 CCD소자 위치로 계산

- 속도를 높이기 위해 라인타입 레이저 사용

- 100 kHz 속도

4. 비접촉 백색광 방식

- 특정 패턴을 물체에 투영하여 패턴 변형형태로 3차원 정보를 얻음

- 1차원 패턴은 선, 2차원 패턴은 그리드나 스프라이트에 광삼각법 사용

- 1~3 MHz (1000000개/초) 속도

치과용 모델스캐너 작업 모델 또는 인상체를 이용하여 Scan하는 방식

넓은 범위를 한번에 Scan 할 수 있음

스캔 Type : 레이저 및 광학식 스캔방식

스캔 과정에서 빛 반사 시 파우더를 도포 후 스캔

스캔 축 : 3 Axis ~ 5 Axis

Output format : STL

인레이, 온레이 , 코핑, 풀크라운, 임프레이션스캔, 임플란트, 왁스업 스캔

치과용 구강스캐너 CEREC

iTero

Lava C.O.S.

E4D dentist

CEREC (Sirona) 몰먼, 브랜데스티니 1985 ~ 11회 버전업을 통해 CAD/CAM 시스템 발전 Blue LED 사용 triangulation 방법 스캔 풋스위치 없이 카메라 진동으로 이어 붙임 파우더 치아코팅 폐쇄형 시스템 모형필요 시 SLA 방식으로 가능

iTero ( Cadent ) 이스라엘 대전차 탐지용 기술의 전용 Parallel confocal 방식 (스캔 정밀도 우위) 파우더 사용 필요 없음 풋스위치를 사용한 정지영상 여러 장 촬영하여 이어 붙임 개방형 시스템 (STL파일)

Lava C.O.S. (3M ESPE) 3M ESPE, brontes technology 인수 22개의 렌즈와 192개의 LED로 초당 20장 캡쳐 타이타늄 다이옥사이드 파우더 코팅 필요 동영상 캡쳐방식으로 이어 붙임 폐쇄형 시스템 모형형성은 레이저로 쌓아가는 방식

Trios (3shape) 덴탈 캐드시스템 사업부 세계 1위 덴마크 초당 3000장의 2D 이미지를 스캔, 편악을 25초만에 완성해 낸다 캐너의 팁 부위는 Autoclave로 멸균이 가능 초점거리가 12~13mm 트리오스는 팁을 예열하여 김서림을 방지하고 있습니다. 터치스크린 트리우스 스캐너5500만원. 연간사용료 100만원 트리우스 칼라 6500만원.

치과용 CAD Software EXO CAD, 3Shape CAD Cad/cam 사용자가 가장 시간을 많이 사용하는 분야가 cad 디자인 연간사용료 있음 250~300, EXO CAD 100 만원

치과용 CAM Software 동시 5축 가공 지원 / 건식, 습식 가공 툴 패스 설계

CAD/CAM 비교자료

치과용 CAM

Milling Time 450i 340i 240i

Full Zirconia 20 min. 20 min. 45 min.

Glass Inlay 24 min. 24 min. 45 min.

Glass Crown 32 min. 32 min. 50 min.

PMMA-Tempo. 25 min. 25 min. 30 min.

Wax-Casting 25 min. 25min. 30 min.

치과용 3D Print 3D 프린팅 기술을 3D 구강 스캐닝, CAD/CAM 및 디자인 소프트웨어 등과 함께 결합해 치과용 경석고 모델은 물론 치과 교정기, 실제 치아와 유사한 베니어 프로토타입 등 신속하고 정교하게 제작 임플란트 시술에 익숙하지 않은 술자들을 위해 삽입로 및 식립 깊이를 정해주는 Implant Sugical Guide, 교합안정장치 스플린트, Partial. Implant Sugical Guide는 RP System을 통해 임플란트를 식립하기 전에 가상 디자인을 함으로써 프로비젼을 미리 제작할 수 있다.

치과시장의 미래 대형 치기공소 등장에 의한 시장 재편

- 현재 노동집약적인 주조방식에 의해 대형화에 한계 - Intra Oral scanner에 대량보급으로 자본집약적인 시장으로 재편 - 기공소에서 Intra Oral scanner 무상공급 계약유도 - 대형 밀링머신이 정밀도, 속도, 소재 제한없음 - 정밀도 높은 보철물은 재료손상이 발생하는 수작업 적합이 생략됨 - 고가 대형 밀링머신 보유 치기공소의 경쟁력 우위 - CAD/CAM 장비 유지보수 비용 고가 -영세 기공소의 폐업

치과용 CAD/CAM 유망 분야는 구강스캐너

- 상용화된 제품수가 5개정도 기술적 진입단계 - 치과병의원이 사용자이므로 시장이 크다. - 스캐너시장이 시작(~11년 200대 판매/5년, 12년 200대 판매/1년)

신기술 스캔방식의 도입 - 정밀 CT (현재 CT 정밀도 0.1mm ) - OCT 광간섭 단층 촬영사진 (Optical Coherence Tomography) - 공초점 현미경 방식