KR102594313B1 - 맞춤형 어버트먼트 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 크라운 내부의 추가 가공 및 맞춤형 어버트먼트의 추가 가공 없이도, 제작된 크라운에 맞춤형 어버트먼트가 정확히 피팅될 수 있도록 해주는, 맞춤형 어버트먼트 제조방법을 제공하는 것이며, 이를 위한, 본발명에 따른 맞춤형 어버트먼트 제조방법은, 맞춤형 어버트먼트 디자인의 STL 파일을 획득하는 단계; 획득한 STL 파일의 데이터를 캠(CAM)을 이용하여 NC 데이터로 변환하는 단계; 맞춤형 어버트먼트의 적어도 특정 부분에 대하여 STL 파일의 치수와 CNC 가공 완료된 맞춤형 어버트먼트 결과물의 치수가 1 : 1이 되도록 NC 데이터를 보정하는 단계; 및 보정된 NC 데이터로 맞춤형 어버트먼트를 제작하도록 환봉 소재를 CNC 밀링 가공하는 단계를 포함한다.

Description

맞춤형 어버트먼트 제조방법{Method for fabricating customized abutment}

본 발명은 치과 임플란트 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 맞춤형 어버트먼트 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 임플란트 보철 치료는, 치아 또는 치아 주변 조직이 손상된 경우, 인공 치아를 포함하는 임플란트 시스템을 이용하여, 치아의 기능과 심미성을 회복시키는 치료를 의미한다. 통상, 임플란트 시스템은 환자의 치아에 식립되는 픽스쳐(fixture)와 예컨대 나사에 의해 픽스쳐에 체결되어 상부가 잇몸 밖으로 돌출되는 어버트먼트(abutment)와, 어버트먼트의 상부에 결합되는 치관, 즉, 크라운을 포함한다. 임플란트 보철 치료에 있어서는, 치아가 결손된 위치의 치조골에 픽스쳐가 식립된 후, 골조직과 융합되고, 다음, 어버트먼트가 나사에 의해 픽스쳐에 체결된 후, 크라운이 어버트먼트에 결합된다.

한편, 어버트먼트는 크게 기성 어버트먼트와 맞춤형 어버트먼트로 구분될 수 있다.

기성 어버트먼트는, 제조사가 미리 정해진 몇몇 규격으로 미리 만들어 다량으로 공급하는 것으로서, 환자의 구강 상태나 픽스쳐의 식립 위치와 각도 등에 관계 없이 같은 모양으로 제작되므로, 여러 이차적인 문제점들을 발생시킨다. 치과에서는 여러 규격의 기성 어버트먼트 중 하나를 선택하여 환자에 적용하지만, 환자의 여러 조건에 모두 맞는 기성 어버트먼트를 찾는 것은 실제로 거의 불가능하다. 또한, 기성 어버트먼트는 위와 같은 이유 때문에 크라운을 안정적으로 지지하지 못하고, 임플란트 보철물의 기능성과 심미성을 떨어뜨린다. 게다가, 선택 가능한 범위 안에 환자의 조건과 유사한 기성 어버트먼트가 없는 경우, 차선으로 선택된 기성 어버트먼트를 가공하여 적용하는데, 이는 추가 가공으로 인한 번거로움 및 인건비 상승과, 품질 저하를 초래한다.

한편, 맞춤형 어버트먼트는 환자의 구강 구조를 포함한 여러 조건들을 고려하여 설계되고 제작되는 것을 말한다. 맞춤형 어버트먼트 제작을 위해, 픽스쳐가 식립된 환자의 구강으로부터 얻어진 정보를 이용하여 구강의 3차원 모델을 생성하고, 이 생성된 모델을 기초로 가상 치아를 디자인한 후, 디자인된 가상 치아의 형상에 부합하는 맞춤형 어버트먼트를 디자인하여, 디자인된 맞춤형 어버트먼트를 CAM 및/또는 CNC를 이용하여 제조한다.

그러나, 종래기술에 있어서는, 맞춤형 어버트먼트와 크라운이 함께 디자인되어, 그 결과물인 데이터들을 이용하여 CNC 및/또는 CAM에 의해 제조됨에도 불구하고, 제작된 맞춤형 어버트먼트와 크라운이 잘 맞지 않는 경우가 많았다. 특히, CAD/CAM에 의해 설계된 맞춤형 어버트먼트가 STL 파일로 저장되고, 가공 공장에서는 CAD/CAM를 돌려 STL 파일의 데이터를 NC 데이터로 변환하고, 그 NC 데이터를 이용하여 맞춤형 어버트먼트를 제작하는데, 원래의 디자인 치수와 비교할 때, 생산 결과물의 치수가 커서, 제작 완료된 크라운을 추가로 더 깎아내야 하는 불편함 및 번거로움과 그에 따른 비용 증가가 있다. 특히, 기공소에서는 크라운만을 제작하고, CAD/CAM을 이용한 디자인으로 획득한 맞춤형 어버트먼트 디자인의 STL 파일을 맞춤형 어버트먼트 전문 가공업체에 제공하여, 생산 의뢰하는 경우가 대부분인데, 이 경우, 가공업체에서 제작된 맞춤형 어버트먼트와 치기공소에서 제작된 크라운 사이의 치수 차이가 더욱 확대될 수 있었다.

10-2010-0128101(공개일자 2010년 12월 7일)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, CAD/CAM을 이용하여, 크라운과 함께 맞춤형 어버트먼트를 디자인하여 STL 파일을 획득하고, 획득된 STL 파일을 이용하여, 맞춤형 어버트먼트를 제작하는 방법에서, 상기 STL 파일과 CNC 결과물의 치수 비가 실질적으로 1 : 1이 되도록 하여, 크라운 내부의 추가 가공 및 맞춤형 어버트먼트의 추가 가공 없이도, 제작된 크라운에 맞춤형 어버트먼트가 정확히 피팅될 수 있도록 해주는, 맞춤형 어버트먼트 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일측면에 따른 맞춤형 어버트먼트 제조방법은, 맞춤형 어버트먼트 디자인의 STL 파일을 획득하는 단계; 획득한 STL 파일의 데이터를 캠(CAM)을 이용하여 NC 데이터로 변환하는 단계; 맞춤형 어버트먼트의 적어도 특정 부분에 대하여 STL 파일의 치수와 CNC 가공 완료된 맞춤형 어버트먼트 결과물의 치수가 1 : 1이 되도록 NC 데이터를 보정하는 단계; 및 보정된 NC 데이터로 맞춤형 어버트먼트를 제작하도록 환봉 소재를 CNC 밀링 가공하는 단계를 포함한다.

상기 환봉 소재를 CNC 밀링 가공하는 단계는 맞춤형 어버트먼트의 숄더부 곡률 반경보다 작은 반경의 볼엔드밀을 이용하여 환봉 소재를 CNC 밀링 가공하는 것을 포함하며, 상기 특정 부분은 맞춤형 어버트먼트의 마진으로부터 1.5 내지 2 mm 높이까지의 맞춤 하부 구간을 포함하며, 상기 환봉 소재를 CNC 밀링 가공하는 단계에서 맞춤 하부 구간에는 볼엔드밀에 의해 미리 정해진 간격의 절삭 표면 요철이 형성된다.

상기 환봉 소재를 CNC 밀링 가공하는 단계는 맞춤형 어버트먼트의 맞춤 하부 구간, 숄더부, 커넥팅부 및 코어 상부를 포함하는 전체 구간의 외주면에 대하여 미리 정해진 피치 간격의 절삭 표면 요철이 형성되도록 1차 CNC 밀링 가공을 하고, 뒤이어 바로, 맞춤 하부 구간을 제외한 나머지 구간에 대하여 환봉 소재의 회전 속도를 높이고, 절삭 경로 피치를 줄이면서, 2차 CNC 밀링 가공을 수행하는 것을 포함한다.

본 발명에 따른 맞춤형 어버트먼트 제조방법은, CAD/CAM을 이용하여, 크라운과 함께 맞춤형 어버트먼트를 디자인하여 STL 파일을 획득하고, 획득된 STL 파일을 이용하여, 맞춤형 어버트먼트를 제작하는 방법에서, 상기 STL 파일과 CNC 결과물의 치수 비가 실질적으로 1 : 1이 되도록 하여, 크라운 내부의 추가 가공 및 맞춤형 어버트먼트의 추가 가공 없이도, 제작된 크라운에 맞춤형 어버트먼트가 정확히 피팅될 수 있도록 해준다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 맞춤형 어버트먼트 제조방법을 설명하기 위한 도면이고,
도 2는 맞춤형 어버트먼트 및 그에 대응되는 크라운을 나타낸 도면이고,
도 3은 맞춤형 어버트먼트 제조를 위해 환봉 소재를 CNC 밀링 가공하는 단계를 보인 도면이며,
도 4의 (a) 및 (b)는 도 3에 도시된 환봉 소재를 CNC 밀링 가공하는 단계에서 볼엔드밀에 의한 절삭에 의해 크라운과 피팅되는 특정 부분에 일정 피치의 요철을 포함하는 거친 면이 형성되고, 그 외의 부분에는 평활면이 형성되게 하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명을 설명함에 있어서, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다.

또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 본 발명의 기술적 사상과 관계없는 부분의 설명은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 실시예에서는 대표적인 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하는 것을 의미할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 맞춤형 어버트먼트 제조방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 맞춤형 어버트먼트 및 그에 대응되는 크라운을 나타낸다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 맞춤형 어버트먼트 제조방법은, 맞춤형 어버트먼트 디자인의 STL 파일을 획득하는 단계(S1)와, STL 파일의 데이터를 NC 데이터로 변환하는 단계(S2)와, 상기 STL 파일의 치수와 CNC 가공 완료된 맞춤형 어버트먼트 결과물의 치수가 실질적으로 1 : 1이 되도록 NC 데이터를 보정하는 단계(S3)와, 보정된 NC 데이터로 맞춤형 어버트먼트(100)를 제작하도록 티타늄 환봉 소재를 CNC 밀링 가공하는 단계(S4)를 포함한다. 이때, 환봉 소재는 회전 및 전후 왕복 운동하는 지그(4)에 물린 채로 CNC 밀링 가공되어, 맞춤형 어버트먼트(100)로 제작된다(도 3 참조).

상기 STL 파일은 치기공소에서 맞춤형 어버트먼트를 디자인하여 맞춤형 어버트먼트 가공 업체에 전달하는 STL 파일일 수 있다.

맞춤형 어버트먼트의 디자인을 위해, 치과에서는, 환자의 치아 손실 부위의 치조골에 픽스쳐를 식립하고, 일정 시간 경과, 픽스쳐에 스캔 바디를 체결 후, 구강을 디지털 스캔한다. 스캔 데이터는 치기공소로 전송되며, 치기공소는 스캔 데이터를 이용하여, 가상 치아를 디자인하고, 그 가상 치아로부터, 맞춤형 어버트먼트(100)와 크라운(200)을 함께 디자인한다. 이때, 구강 스캔 데이터를 이용하여 구강 석고본을 만들고, 그 구강 석고본을 스캔하여 얻어진 데이터를 이용하여, 맞춤형 어버트먼트(100)와 크라운(200)을 디자인하는 것이 가능하다.

단계(S1)에서 맞춤형 어버트먼트(100)와 크라운(200)을 디자인하여 생성한 STL 파일이 가공 업체에 전달된다. STL 파일은 맞츰형 어버트먼트(100)의 디자인은 물론이고 그에 대응되는 크라운(200)의 디자인을 포함한다.

본 실시예에서, 크라운 디자인에 기초한 크라운(200)의 가공 및 제작은 치기공소에서 이루어지며, 맞춤형 어버트먼트(100) 디자인에 기초한 맞춤형 어버트먼트의 CNC 밀링 가공에 의한 제작은 가공 업체에서 이루어진다.

단계(S2)에서, STL 파일의 데이터를 NC 데이터로 변환하는 것은 캠(CAM)을 이용하여 수행한다. STL 파일은, 점데이터에 의한 것으로서, 치기공소에 받은 STL 파일의 치수가 보정되지 않은 NC 데이터를 입력하여, CNC 기계 내에서 회전 및 왕복 이동하는 지그(4)에 물린 환봉을 절삭 가공하여, 맞춤형 어버트먼트를 제작할 경우, 결과물인 맞춤형 어버트먼트의 실제 치수가 STL 파일의 치수보다 더 길게(크게) 된다.

따라서, 상기 STL 파일의 치수와 가공 완료된 결과물의 특정 부분 치수가 실질적으로 1 : 1이 되도록 NC 데이터를 보정하는 단계(S3)가 수행된다. 상기 단계(S3)는 미리 축적된 데이터에 의존하여 이루어질 수 있다.

크라운(200)과 맞춤형 어버트먼트(100)가 함께 디자인되어 STL 파일로 추출된 후, 이를 기초로 가공되는 경우, 맞춤형 어버트먼트의 치수가 실제 결과물보다 커져, 크라운에 잘 맞지 않는 경우가 대부분이다. 이 때문에, 종래에는 크라운(200)의 내부 두께를 부분적으로 삭제하는 별도의 추가 가공이 요구되었는데, 본 발명은 CNC 밀링 가공 전에 치수를 보정함으로써, 별도의 추가 가공 없이도, 가공된 맞춤형 어버트먼트를 가공된 크라운에 완벽하게 맞출 수 있다.

단계(S4)는 보정된 NC 데이터로 맞춤형 어버트먼트를 제작하도록 환봉을 CNC 밀링 가공한다.

도 3에 나타낸 바와 같이, CNC 밀링 공구로는, 기존 맞춤형 어버트먼트 제작에 흔히 이용되는 첨단이 뾰쪽한 바이트형 대신에, 볼엔드밀(2)을 이용한다. 볼엔드밀(2)은 맞춤형 어버트먼트(100)의 숄더부(102)를 라운드지게 가공하는데 적합하다.

상기 숄더부(102)의 곡률 반경(R)은 사용될 볼엔드밀(2)의 반경보다 크도록 디자인된다. 본 실시예에서, 맞춤형 어버트먼트의 디자인을 치기공소에서 하고, 맞춤형 어버트먼트의 가공 및 제작은 가공업체에서 하므로, 가공업체는 숄더부(102)의 곡률 반경(R)을 사용하고자 하는 볼엔드밀의 반경보다 크게 디자인할 것을 요청한다.

위에서 언급한 바와 같이, STL 파일의 치수와 CNC 가공 후의 결과물(맞춤형 어버트먼트) 치수가 실질적으로 1 : 1이 되도록 보정하는 단계(S3)가 제공된다. 상기 단계(S3)에서 맞춤형 어버트먼트 전체 부분에 대하여 STL 파일의 치수와 CNC 가공 후의 결과물(맞춤형 어버트먼트) 치수가 실질적으로 1 : 1이 되도록 하는 것은 쉽지 않다. 따라서, 맞춤형 어버트먼트(100)의 마진(101)으로부터 대략 1.5 내지 2 mm의 맞춤 하부 구간(A)에 대하여 STL 파일의 치수와 CNC 가공 후의 결과물의 치수가 실질적으로 1 : 1이 되도록 해주는 것으로 충분하다. 마진(101) 아래의 커프부(103)와 커넥팅부(104)는 크라운(200)에 피팅되지 않는 부분이며, 맞춤형 어버트먼트(100)의 상기 하부 구간 위쪽의 상부는 크라운(200)의 내부와의 사이에 시멘트 갭이 주로 형성되는 부분으로, 해당 부분의 결과물 치수에 오차가 있더라도 크게 문제되지 않을 수 있다.

또한, 단계(S4)에서 적어도 상기 맞춤 하부 구간(A)에 미리 정해진 간격(s), 가장 바람직하게는, 0.07 mm 피치 간격(s)의 절삭 표면 요철(150)이 형성되도록 CNC 절삭 가공을 한다(도 5의 (a) 참조). 다른 구간도 동일한 피치 간격의 절삭 표면 요철이 형성되도록 할 수 있다. 그러나, 크라운(200)에 꼭 맞는 것이 유리한 숄더부(102)를 포함하는 상기 맞춤 하부 구간(A)의 경우, 충분한 간격으로 절삭 표면 요철이 형성되는 것이 유리하지만, 치은과 접촉되는 커프부(103) 및 픽스쳐에 안착되는 커넥팅부(104)는 절삭 표면 요철이 최소화된 평활면이 형성된 것이 바람직하다(도 5의 (b) 참조). 이를 위해, 먼저, 맞춤 하부 구간(A), 숄더부(102), 커넥팅부(103) 및 코어 상부(105)를 포함하는 전체 구간의 외주면에 대해서는 대략, 0.07 mm 피치 간격의 절삭 표면 요철이 형성되어 거친 거칠기가 되도록 1차 CNC 가공을 하고, 뒤이어 바로, 상기 맞춤 하부 구간(A)을 제외한 나머지 구간에 대하여 절삭 경로를 극소 피치로 하고 환봉을 수만 rpm으로 고속회전시키면서 볼엔드밀(2)로 절삭하여 매끈한 표면을 갖도록 하는 2차 CNC 밀링 가공을 할 수 있다. 이 경우, 1차 CNC 가공에서, 상기 맞춤 하부 구간(A) 외의 나머지 부분에 대한 절삭은 덜 깎이게 설정하고, 2차 가공에서 덜 깎인 부분이 깎이도록 할 수 있다. 이렇게 할 경우, 맞춤형 어버트먼트(100)의 전체 외주 표면에 대한 치수는 의도한 치수와 같게 되고, 다만, 사이 맞춤 하부 구간(A)의 표면이 나머지 구간보다 거칠게 될 수 있다.

다시 도 3을 참조하면, 맞춤형 어버트먼트(100) 제작에 있어서, 숄더부 길이는 허용 가능한 범위 내에서 가능한 한 짧은 것이 바람직하고, 숄더 진입각(a)은 대략 100 ~ 130° 인 것이 바람직하다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정과 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.

100: 맞춤형 어버트먼트 101: 마진
102: 숄더부 103: 커프부
104: 커넥팅부

Claims (3)

1. 맞춤형 어버트먼트 디자인의 STL 파일을 획득하는 단계;
   획득한 STL 파일의 데이터를 캠(CAM)을 이용하여 NC 데이터로 변환하는 단계;
   맞춤형 어버트먼트의 적어도 특정 부분에 대하여 STL 파일의 치수와 CNC 가공 완료된 맞춤형 어버트먼트 결과물의 치수가 1 : 1이 되도록 NC 데이터를 보정하는 단계; 및
   보정된 NC 데이터로 맞춤형 어버트먼트를 제작하도록 환봉 소재를 CNC 밀링 가공하는 단계를 포함하고,
   상기 환봉 소재를 CNC 밀링 가공하는 단계는 맞춤형 어버트먼트의 숄더부 곡률 반경보다 작은 반경의 볼엔드밀을 이용하여 환봉 소재를 CNC 밀링 가공하는 것을 포함하며, 상기 특정 부분은 맞춤형 어버트먼트의 마진으로부터 1.5 내지 2 mm 높이까지의 맞춤 하부 구간을 포함하며, 상기 환봉 소재를 CNC 밀링 가공하는 단계에서 맞춤 하부 구간에는 볼엔드밀에 의해 미리 정해진 간격의 절삭 표면 요철이 형성되는 것을 특징으로 하는 맞춤형 어버트먼트 제조방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 환봉 소재를 CNC 밀링 가공하는 단계는 맞춤형 어버트먼트의 맞춤 하부 구간, 숄더부, 커넥팅부 및 코어 상부를 포함하는 전체 구간의 외주면에 대하여 미리 정해진 피치 간격의 절삭 표면 요철이 형성되도록 1차 CNC 밀링 가공을 하고, 뒤이어 바로, 맞춤 하부 구간을 제외한 나머지 구간에 대하여 환봉 소재의 회전 속도를 높이고, 절삭 경로 피치를 줄이면서, 2차 CNC 밀링 가공을 수행하는 것을 특징으로 하는 맞춤형 어버트먼트 제조방법.