![[정보] 임플란트 과정과 부품 제작 과정을 알아봅시다](https://img1.daumcdn.net/thumb/R750x0/?scode=mtistory2&fname=https%3A%2F%2Fblog.kakaocdn.net%2Fdn%2FceBaED%2FbtrJ3hQKCcB%2FNdVKdkKjalEqQP67COtSnK%2Fimg.jpg)
안녕하세요.
기계과 감성쟁이입니다.
저는 임플란트 부품을 만드는 회사에서 간단한 CAD 업무를 하고 있습니다.
일 하면서 짧게 공부했던 것들과 알게된 것들을 적어볼게요.
* 전문가가 작성한 내용이 아닙니다.
1. 임플란트란 무엇인가? (티타늄을 쓰는 이유)
특수 금속 (타이타늄)으로 만들어진 인공치아(임플란트)을
상실된 치아부위의 잇몸 뼈에 식립하고 그 위에 인공치아를 장착하여 수복하는 치료 방법으로
본래 자기 치아와 가장 유사한 형태와 기능을 회복할 수 있는 치료방법
출처 : 서울대학교 치과병원 홈페이지
임플란트는 어느새 일상에서 자주 보고 들을 수 있는 단어가 된 만큼 기본 설명은 위 내용으로 대체하겠습니다.
티타늄(타이타늄)을 사용하는 이유만 짚고 넘어가도록 하죠.
임플란트는 잇몸 뼈에 식립됩니다. 즉, 외부 물질이 우리의 몸에 들어온다는 뜻입니다.
그러면 당연히 아무 재료나 사용하면 안되겠죠? 피어싱에 의료용 금속 재료인 '써지컬 스틸'을 사용하는 것처럼요.
그래서 임플란트에는 '티타늄'을 사용합니다. 다른 금속들에 비해 생체친화성이 뛰어나고, 탄성이 좋기 때문입니다.
여기서 중요한 것은, Grade 1~4의 티타늄을 주로 사용한다는 것입니다.
정제 직후의 티타늄은 생각 외로 무르고 약합니다. 그래서 다른 재료와 섞어 합금을 만드는데요, 티타늄 이외의 물질이 적게 함유될 수록 등급이 1이 가까워집니다. 참고할 것은 등급이 높을수록 더 좋은 티타늄이 아니라는 점입니다. 그냥 용도에 맞게 사용하는 거에요.
2. 임플란트 수술 과정
정말 잘 설명된 영상이 있어 첨부합니다.
요약하자면,
1. 잇몸을 열어 뼈에 구멍을 낸다
2. 그 구멍으로 Fixture(픽스쳐) 라는 지지대를 심는다.
3-a. 뼈 상태가 안좋을 경우 Cover Screw (커버스크류) 를 끼운다. 이후 Healing Abutment(힐링) 를 끼운다.
3-b. 뼈 상태가 좋을 경우 바로 Healing Abutment 를 끼운다.
커버스크류와 힐링은 잇몸과 뼈가 픽스쳐에 적응할 동안 사용되는 일종의 뚜껑이다. 픽스쳐에 이물질이 들어가면 안돼서다.
더하여 힐링은 픽스쳐 내에 들어갈 기둥의 출입구가 만들어지도록 잇몸 바깥으로 나와있다.
4-a. 기성품 Abutment(기둥) 을 심는다.
4-b. 맞춤제작 기둥을 심는다. 이 경우, 코핑이란 것을 이용해 픽스쳐 내부의 본을 뜬다. 이후 제작되면 심는다.
5. 환자 치아의 본을 뜨면, 기공소에서 Crown(보철물, 크라운)을 제작한 후 씌우면 끝.
3. 임플란트 부품의 제작 과정
2번에서 소개드린 임플란트 과정에서 보면, 여러 부품들이 사용됩니다.
픽스쳐, 커버스크류, 힐링 어버트먼트, 기둥, 크라운 등이 있습니다.
위 부품들을 제작하는 방법은 다음과 같습니다.
1.
크라운을 제외한 부품들(기둥, 스크류 등)은 일반적으로 CNC 선반으로 가공합니다.
가공을 위해선 3D 모델이 필요합니다. 인벤터, 카티아, 퓨전360 등의 CAD 프로그램으로 디자인합니다.
가공이 원할히 되도록 모서리에 Fillet 넣는 것을 잊지 않습니다.
이렇게 완성된 모델 파일들을 업계에선 '라이브러리'라고 부르덥니다.
아마 소스들이 모여있는 집합체를 통칭하기 때문인 것 같습니다.
2.
모델을 완성한 뒤, CNC 선반 프로그램에 맞게 좌표를 수정합니다.
프로그램마다 Y축, Z축 정렬도 다르니 주의합니다.
그리고 메쉬를 입힙니다. 메쉬 수는 사용하는 가공 프로그램에 따라 달라지는데,
저는 보통 3천에서 4천 사이의 삼각형 개수를 가지도록 만들었습니다. 그 이상은 프로그램에서 오류가 난다고 하더군요.
너무 낮으면 가공 품질이 좋지 않고, 너무 높으면 시간이 오래걸리니까 그 사이 최적점을 찾는게 중요합니다.
메쉬 수정의 경우 라이노세로스를 사용하기도 합니다.
메쉬의 법선이 모두 안 쪽을 향해야 가공이 된다고 하며, 모델을 음각으로 디자인한 후 면 삭제 등으로 Surface 만 남기면 이렇게 됩니다.
일반적인 방법인 양각으로 작업을 한다면 그 법선들을 다 수정해줘야 한다더군요.
3.
기둥이 만들어졌습니다. 기둥의 윗부분이 크라운과 맞아야겠죠?
일단 크라운을 가공해야합니다.
치기공소에 의뢰하여 기둥의 윗부분에 맞게 지르코니아 내부를 가공합니다. (재료는 달라질 수 있음)
가공할 땐 ExoCAD나 3Shape 라는 치과용 CAD 프로그램들을 사용합니다.
주의할 점은 크라운이 기둥에 끼워져야하므로 크라운 가공용 모델 파일에 공차를 줘야한다는 것입니다.
또한, 가공 기계의 툴 직경을 감안하여 디자인 해야합니다. (Fillet 등에 영향)
이 과정에서도 메쉬와 모서리 Fillet 이 제작 시간에 영향을 끼칩니다.
부품들이 대체로 작기 때문에, 조그마한 수치의 변화에도 민감하게 반응합니다.
기계마다 가공되는게 다르기 때문에 기계마다 수치를 조금씩 다르게 줘야하는 듯 합니다.
4.
CNC 선반을 통해 가공한 티타늄 기둥과 치기공소에서 가공한 크라운을 끼우면 끝입니다.
끼웠을 때 유격이 있거나 기둥과 크라운 사이 Gap 이 있다면 다시 가공합니다.
4. 제작이 어려운 이유
라이브러리 제작 - 기둥 가공 - 크라운 가공의 과정을 모두 다른 곳에서 해서 어렵습니다.
예를 들면 이런 경우입니다.
예시 1
다 만들어서 기둥과 크라운을 결합해보니 유격이 있습니다.
기둥 가공이 잘못된걸까요? 공차가 컸던 것일까요? 크라운 가공 기계의 오차일까요? Fillet 을 더 넣어야 했을까요?
이 외에도 수많은 경우의 수가 생깁니다.
그래서 모델을 수정하기로 합니다.
CAD 업체에 연락해 조금의 좌표를 수정한 파일을 받습니다. 이걸 선반 업체에 넘겨주고, 기공소에 넘겨주고... 끼워보고... 안되면 또 반복.
이 과정에서 시간과 비용이 너무 많이 소요됩니다.
프로그램들에 대한 전반적인 이해도가 낮다면 더 오래걸리고요.
예시 2
라이브러리를 3Shape에 import 했는데 오류가 발생했다고 가정합시다.
이때, 오류의 원인을 파악하고 수정하기가 어렵습니다.
이렇게도 해보고, 저렇게도 해보면 문제의 원인이 무엇인지 파악할 수 있는데
치과용 CAD 프로그램은 개인이 사용하기 어려운 구조라서 어렵습니다.
CNC 선반에도 똑같은 상황이 발생할 수 있습니다.
특히 메쉬 법선 문제는 저도 공장 미팅에 다녀와서 운 좋게 알게 되었습니다.
하지만, 이 부분을 직접 해결할 수는 없습니다.
인벤터나 퓨전360은 메쉬 법선 조정 기능이 없기 때문입니다.
Rhino 같은 프로그램을 사용한다면 가능하겠지만,
이 또한 라이센스가 비쌉니다. 개인적으로 사용할 일은 거의 없는 프로그램들이라 그렇겠죠.
그래서 공부할 수도 없고, 메쉬를 조절할 수도 없습니다.
결론적으로 세 과정이 완벽히 조화를 이루도록 하는 일이 어렵습니다.
알바하며 느낀 점과 따로 공부한 내용을 적어봤습니다.
역시 세상에 쉬운 일이란 없네요. 도면따라 모델링한 것들도 올리고 싶은데, 비밀유지 차원에서 생략하겠습니다.
읽어주셔서 감사합니다!