KR102387547B1 - 치과용 디스크 블록 조립체 - Google Patents

Abstract

고리-홈 방식과 레고 방식의 디스크 블록 케이스를 적용하는 것에 의해, 조립이 간단하면서도 디스크 블록을 견고하게 고정시킬 수 있어 조립 공정 자동화의 최적화를 도모한 치과용 디스크 블록 조립체에 대하여 개시한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 치과용 디스크 블록 조립체는 원판 형상을 갖는 디스크 블록; 및 상기 디스크 블록을 수용하기 위해, 상기 디스크 블록의 외주 면을 감싸 고정하는 디스크 블록 케이스;를 포함하며, 상기 디스크 블록 케이스는 반원 형상을 갖는 제1 반원형 디스크 블록 케이스와, 상기 제1 반원형 디스크 블록 케이스와 좌우 대칭을 이루도록 반원 형상을 갖도록 배치되는 제2 반원형 디스크 블록 케이스를 가지며, 상기 제1 및 제2 반원형 디스크 블록 케이스 각각은 일측 끝단이 돌출 구조로 이루어진 적어도 하나의 고리를 구비하고, 상기 일측 끝단에 반대되는 타측 끝단이 함몰 구조로 이루어진 적어도 하나의 고리 홈을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

치과용 디스크 블록 조립체{DENTAL DISC BLOCK ASSEMBLY}

본 발명은 치과용 디스크 블록 조립체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고리-홈 방식과 레고 방식의 디스크 블록 케이스를 적용하는 것에 의해, 조립이 간단하면서도 디스크 블록을 견고하게 고정시킬 수 있어 조립 공정 자동화의 최적화를 도모한 치과용 디스크 블록 조립체에 관한 것이다.

현재, 보철 시술에 사용되고 있는 인공치아는 제작 기간이 길고, 시술비용 또한 고가인 단점이 있다. 이러한 단점들을 보완하기 위해 원재료 및 제작 공정의 연구 및 개발이 진행되고 있다. 인공치아의 원재료의 경우에는 가격뿐만 아니라 심미성과 안전성을 모두 고려해야만 하기 때문에 비용 절감의 효과를 불러오기는 어려운 현실이다.

현재 재료의 경우 금속이나 세라믹이 주로 사용되고 있고 각각 장점 및 단점이 존재한다. 제작 기간과 시술비용을 줄이기 위해서는 제작 공정의 간소화 및 개선이 필요하다.

현재 인공치아 제작 공정은 컴퓨터 자동화 장비인 기계적 밀링(milling) 기기 및 CAD/CAM 등의 기술을 이용하여 과거에 비해 제작기간이 많이 단축되었다.

그러나, 밀링 공정을 위해서는 디스크 블록의 상부 및 하부 외주면에 각각 지그 고정용 단턱(steps)을 형성하기 위한 단턱 가공 공정과, 상부 및 하부 표면의 평탄도를 위한 상하 표면 가공공정이 추가적으로 필요하기 때문에 제작기간 단축에 한계가 되고 제조원가 상승의 주 요인이 되고 있다.

인공치아로 사용되기 위해서는 심미성과 물리적 안정성 그리고 신체 적합성 등의 특성들이 엄격히 충족되어야 하기 때문에 재료에 대한 연구는 현재에도 계속 진행 중에 있다.

현재 주로 사용하는 인공치아의 재료인 골드(gold)와 지르코니아의 특징은 다음과 같다.

먼저, 골드는 임플란트 뿐만아니라 충치 치료 후 메울 때 가장 흔하게 사용되는 보철물이다. 골드가 가장 많이 쓰이는 이유는 인체 친화적인 성질 덕에 인체 거부반응이 거의 없고, 산화나 변색 등이 일어나지 않기 때문이다. 또한, 우수한 연성과 전성을 갖고 있기에 상대 치아가 깨지는 등의 부분 손상 위험도가 적다. 보통 순수한 상태에 비해 강도나 경도 특성이 우수한 골드합금으로 주로 사용한다. 그러나, 실제 치아와 색이 달라 쉽게 눈에 띄기 때문에 주로 어금니에 사용되며, 임플란트 재료 중 가장 단가가 높다.

치아와 가장 유사한 외관으로 심미성을 충족시키는 세라믹 재료가 많이 연구·개발되고 있는데, 그 중 지르코니아(zirconia)는 강도가 가장 높다. 어금니에 사용해도 잘 깨지지 않으며, 색깔이나 질감 등을 조절할 수 있어 가장 자연스러운 인공치아로 앞니에도 많이 사용된다. 특히, 지르코니아는 생체친화성의 장점을 가지고 있기에 현재 의료현장에서 가장 많이 사용되고 있다.

보철 시술이란 치아 상실에 따른 부작용을 최소화하기 위해 고정성 보철물(크라운, 브릿지) 혹은 가철성 보철물(틀니) 등의 인공적인 대체물을 제작하는 것을 의미한다.

전통적인 치과용 보철물 제작 과정은 다음과 같다.

1. 고무 성질의 제품을 이용한 치아와 치열의 인상(impression) 획득한다.

2. 플라스크 내부에 바셀린을 도포한 뒤 석고를 믹싱하여 치아 모형을 플라스크의 내부에 매몰하는 1차 석고 매몰공정을 진행한다.

3. 레진을 주입할 주입선을 왁스를 이용해 형성하는 주입선 형성공정을 진행한다.

4. 플라스크의 뚜껑을 덮고 고정 볼트를 체결하는 결합공정을 진행한다.

5. 결합된 플라스크의 내부에 2차로 석고를 믹싱하여 주입하는 2차 석고 매몰공정을 진행한다.

6. 플라스크의 내부에 주입된 석고를 경화시키는 경화 공정을 진행한다.

7. 플라스크에 높은 온도의 물을 주입하여 왁스를 제거하는 왁스 제거공정을 진행한다.

8. 석고에 치아를 부착하는 치아 부착공정을 진행한다.

9. 플라스크를 결합한 후 레진을 주입하는 레진 주입공정을 진행한다.

10. 플라스크를 끓는 물에 넣어 중합시키는 중합공정을 진행한다.

11. 중합 완료된 플라스크를 찬 물에 넣어 냉각하는 쿨링공정을 진행한다.

12. 플라스크에서 완성된 인공치아를 인출하는 인출공정을 진행한다.

이와 같이, 종래의 보철물 제작은 작업 공정이 복잡하여 작업 시간이 오래 걸리고, 석고와 왁스 등의 산업 폐기물이 다량 발생하여 환경오염의 문제가 심각했다. 또한, 수작업으로 진행되기 때문에 인건비 등의 문제로 제조단가가 높고, 인공치아의 손상 혹은 변형의 가능성이 높아 정밀성이 떨어진다는 단점이 존재한다.

임플란트 시술은 시술자에 의해 행해지기 때문에 떨어지는 보철물의 정밀성은 잘못된 시술 결과를 야기했다.

현대에는 이러한 과거 제작공정의 단점들을 보완하기 위해 CAD/CAM 시스템을 이용한 보철물 제작공정이 점점 보편화 되고 있다.

치과 영역에서의 CAD/CAM이란 디지털 기술이 치과 진료와 응용된 방식으로, 인상재(impression material)를 사용하지 않아 구강 내 구조물을 직접 스캔하거나 석고 모형을 제작하지 않고 인상체(impression body)를 스캔하여 디지털 데이터로 변환한 후, 컴퓨터를 기반으로 보철물을 디자인(Computer Aided Design, CAD)하고 제작(Computer Aided Manufacture, CAM)하는 새로운 디지털 작업 방식이다.

치과용 CAD/CAM 장비는 요즘 활발히 연구되고 있는 지르코니아 소재의 보철물을 제작하기에 적합하도록 개발되었다. 금형제작에 사용되는 CAD/CAM 기술을 지르코니아 보철물에 적용하면 3차원 스캐너로 본을 뜨고 밀링머신으로 똑같이 절삭 가공하는 과정을 자동화할 수 있다.

이러한 CAD/CAM 요소로는 입력장치(스캐너), 처리장치(디자인 소프트웨어) 및 출력장치(3D 프린터 및 밀링 기계)가 있다. 치과 영역에서의 스캐너는 턱과 치아의 기하학적 형태를 3차원적으로 측정하고 이를 디지털 데이터로 변환하는 장치이다. 대부분의 스캐너는 보철물 디자인 소프트웨어와 결합되어 있으나, 결합되어 있지 않은 스캐너를 위한 전문적인 보철물 디자인 소프트웨어도 있다. 디자인 소프트웨어를 사용하여 치관이나 국소의치의 프레임뿐만 아니라 다양한 보철물 디자인을 할 수 있다. 디자인 소프트웨어로 만들어진 데이터를 3D 프린터 혹은 밀링 장치로 전송하여 치과 보철물을 제작한다.

이러한 CAD/CAM은 교차 감염의 가능성이 감소하고, 비용절감 및 시간 절약이 가능한 장점이 있다. 기존의 치아 보철물은 치과 외부의 기공소에서 수일의 기간을 거쳐 수작업 공정을 통해 제작되는 과정을 거쳤으나, 최근 컴퓨터를 이용하여 치료에 필요한 보철물을 디자인하고 제작하는 방식인 CAD/CAM 기술이 치과 분야에 적용되면서 자동화 공정을 통해 개인별 치아 형태와 치열에 따라 맞춤형 제작이 가능해졌다.

치과용 CAD/CAM 시스템은 치과용 X-ray 또는 3D 구강스캐너 등 치과용 장비에서 측정된 치아 정보를 통해 디자인된 CAD 형상 모델을 CAM 데이터를 통해 가공장비로 전송하여 개인별 맞춤형 보철물을 자동으로 가공하는 장치이다. 따라서 기존 방식에 비해 보철물 제작 과정 및 제작 기간이 짧고 디자인의 정확도가 뛰어나 제품을 보다 정밀하게 제작할 수 있으며 이에 따라 치료 기간이 단축되는 효과와 경제성이 높다.

또한, 짧은 시간에 인상채득 및 보철물 제작이 가능하고, 인상채득 결과를 모니터상에서 바로 확인하고, 필요시 즉시 재인상 가능하며, 기공소와 의사소통이 더욱 용이하다.

아울러, 디자인한 데이터를 백업 장비에 장시간 보관하여 언제든지 재제작 가능하다. 이와 같이, 개인별로 이미 만들어진 형상 모델을 다시 CAD/CAM 소프트웨어를 이용하여 제품을 설계, 개발할 수 있는 역공학 설계 기술도 활용되고 있으며, 이 경우 치아 형상 자료가 디지털 데이터로 저장되어 보관에 대한 부담이 적다.

관련 선행 문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0120616호(2012.11.02. 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 디스크 형태의 간접 수복용 컴포지트 레진 블록이 기재되어 있다.

본 발명의 목적은 고리-홈 방식과 레고 방식의 디스크 블록 케이스를 적용하는 것에 의해, 조립이 간단하면서도 디스크 블록을 견고하게 고정시킬 수 있어 조립 공정 자동화의 최적화를 도모한 치과용 디스크 블록 조립체를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 치과용 디스크 블록 조립체는 원판 형상을 갖는 디스크 블록; 및 상기 디스크 블록을 수용하기 위해, 상기 디스크 블록의 외주 면을 감싸 고정하는 디스크 블록 케이스;를 포함하며, 상기 디스크 블록 케이스는 반원 형상을 갖는 제1 반원형 디스크 블록 케이스와, 상기 제1 반원형 디스크 블록 케이스와 좌우 대칭을 이루도록 반원 형상을 갖도록 배치되는 제2 반원형 디스크 블록 케이스를 가지며, 상기 제1 및 제2 반원형 디스크 블록 케이스 각각은 일측 끝단이 돌출 구조로 이루어진 적어도 하나의 고리를 구비하고, 상기 일측 끝단에 반대되는 타측 끝단이 함몰 구조로 이루어진 적어도 하나의 고리 홈을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 디스크 블록 케이스는 3D 프린터 장비를 이용하여 액상의 광경화성 수지를 SLA 방식으로 UV 레이저를 조사하는 광경화 작용으로 출력하는 것에 의해 제조되어, 상기 디스크 블록의 상면 및 하면을 고정시키기 위한 단턱을 구비한다.

상기 제1 및 제2 반원형 디스크 블록 케이스 각각은 상기 고리 및 고리 홈을 각각 1개씩만 구비하되, 상기 고리 및 고리 홈은 상기 제1 및 제2 반원형 디스크 블록 케이스의 측 단면의 중앙 부분에 위치한다.

상기 제1 및 제2 반원형 디스크 블록 케이스 간의 결합은 상기 제1 반원형 디스크 블록 케이스의 일측에 위치하는 고리가 상기 제2 반원형 디스크 블록 케이스의 타측에 위치하는 고리 홈에 강제 끼움 결합되고, 상기 제2 반원형 디스크 블록 케이스의 일측에 위치하는 고리가 상기 제1 반원형 디스크 블록 케이스의 타측에 위치하는 고리 홈에 강제 끼움 결합되는 형태로 삽입되어 이루어진다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 치과용 디스크 블록 조립체는 원판 형상을 갖는 디스크 블록; 및 상기 디스크 블록을 수용하기 위해, 상기 디스크 블록의 외주 면을 감싸 고정하는 디스크 블록 케이스;를 포함하며, 상기 디스크 블록 케이스는 적어도 2개의 끼움 돌기를 구비하는 상부 디스크 블록 케이스와, 상기 끼움 돌기에 대응되는 위치에 배치된 적어도 2개의 끼움 홈을 구비하는 하부 디스크 블록 케이스를 가지며, 상기 상부 디스크 블록 케이스의 끼움 돌기와 상기 하부 디스크 블록 케이스의 끼움 홈이 강제 끼움 결합에 의해 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 끼움 돌기 및 끼움 홈 각각은 2개씩만 형성되어 있으며, 평면상으로 볼 때, 서로 마주보는 위치에 배치되어 있다.

상기 상부 및 하부 디스크 블록 케이스 간의 결합은 상기 상부 디스크 블록 케이스의 끼움 돌기가 상하 수직 방향으로 배치되는 상기 하부 디스크 블록 케이스의 끼움 홈에 강제 끼움 결합 형태로 결합되어, 상기 상부 및 하부 디스크 블록 케이스 사이에 수용되는 상기 디스크 블록을 고정시킨다.

본 발명에 따른 치과용 디스크 블록 조립체는 고리-홈 방식과 레고 방식의 디스크 블록 케이스를 적용하는 것에 의해, 조립이 간단하면서도 디스크 블록을 견고하게 고정시킬 수 있어 조립 공정에 대한 자동화를 최적화할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 치과용 디스크 블록 조립체는 디스크 블록 케이스 자체에 디스크 블록의 상면 및 하면을 고정시키는 단턱을 형성하는 것에 의해, 후 가공 처리로 단턱 가공하는 공정을 생략할 수 있다.

아울러, 본 발명에 따른 치과용 디스크 블록 조립체는 3D 프린터 장비를 이용하여 액상의 광경화성 수지로 디스크 블록 케이스가 형성되므로, 정밀하고 평탄하게 제조할 수 있어 디스크 블록 조립체를 후 가공 처리로 상하 표면을 가공하는 공정을 생략할 수 있다.

이 결과, 본 발명에 따른 치과용 디스크 블록 조립체는 재료 손실률 감소 및 제조 원가 절감과 더불어, 가공성 및 내구성을 향상시킬 수 있고, 생산성 향상 및 제조 시간의 단축 효과를 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 치과용 디스크 블록 조립체를 나타낸 분해 사시도.
도 2는 도 1의 디스크 블록 케이스를 나타낸 분해 사시도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예의 일 변형예에 따른 치과용 디스크 블록 케이스를 나타낸 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예의 다른 변형예에 따른 치과용 디스크 블록 케이스를 나타낸 분해 사시도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 치과용 디스크 블록 케이스를 나타낸 분해 사시도.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 치과용 디스크 블록 케이스를 나타낸 분해 사시도.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 치과용 디스크 블록 케이스를 나타낸 분해 사시도.
도 8은 본 발명의 제4 실시예의 일 변형예에 따른 치과용 디스크 블록 케이스를 나타낸 분해 사시도.
도 9는 본 발명의 제4 실시예의 다른 변형예에 따른 치과용 디스크 블록 케이스를 나타낸 분해 사시도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 치과용 디스크 블록 조립체에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 치과용 디스크 블록 조립체를 나타낸 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 디스크 블록 케이스를 나타낸 분해 사시도이다. 여기서, 도 2의 (a)는 일 부분을 나타낸 모식도이고, 도 2의 (b)는 실측 사진을 나타낸 것이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 치과용 디스크 블록 조립체(100)는 원판 형상을 갖는 디스크 블록(120)과, 디스크 블록(120)을 수용하기 위해, 디스크 블록(120)의 외주 면을 감싸 고정하는 디스크 블록 케이스(140)를 포함한다.

디스크 블록(120)은 지르코니아계 분말을 주원료로 하여 제조된다. 이때, 디스크 블록(120)은 디스크 블록 케이스(140)에 삽입된 상태에서 밀링 가공되어 인공치아로 형성되게 된다.

디스크 블록 케이스(140)는 3D 프린터 장비를 통하여 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene) 또는 액상의 광경화성 수지 재질로 형성될 수 있으며, 이 중 액상의 광경화성 수지 재질로 형성되는 것이 보다 바람직하다.

ABS는 일반적으로 가공이 쉽고 내충격성이 뛰어나고 내열성 또한 좋고, 기계적 및 화학적 특성과 내약품성도 우수하다는 특징을 갖고 있다. 다만, ABS는 여러 물성적인 우수함에 반해 정밀도가 낮다는 단점이 있다.

반면, 액상의 광경화성 수지는 SLA(Stereo Lithography Apparatus) 방식으로 UV(Ultra Violet) 레이저를 조사하여 광경화 작용에 의해 비교적 단단하게 디스크 블록 케이스(140)로 제작하는 것이 가능하다.

액상의 광경화성 수지로 디스크 블록 케이스(140)를 제작할 시, 열에는 다소 취약하지만 정밀도가 ABS 재료에 비해 월등히 뛰어난 것을 실물 제작을 통하여 확인하였다. 따라서, 본 발명에서는 제작 오차 범위를 최소화하여 치수 정확도를 높이기 위해 액상의 광경화성 수지를 이용하여 디스크 블록 케이스(140)를 제조한 것이다.

이와 같이, 디스크 블록 케이스(140)는 3D 프린터 장비를 이용하여 액상의 광경화성 수지를 SLA 방식으로 UV 레이저를 조사하는 광경화 작용으로 출력하는 것에 의해 제조되어, 디스크 블록(120)의 상면 및 하면을 고정시키기 위한 단턱(146)을 구비한다. 이러한 단턱(146)은 디스크 블록(120)의 상면 및 하면 양쪽에 각각 배치되어, 디스크 블록(120)의 상면 및 하면의 위치를 정확하게 설정해 견고한 고정을 가능하게 한다.

이에 따라, 본 발명에서는 디스크 블록(120)의 상부 및 하부 외주면에 각각 지그 고정용 단턱을 형성하는 단턱 가공 공정과 디스크 블록 조립체(100)의 상부 및 하부 표면을 평평하게 가공하는 상하 표면 가공 공정 등을 수행할 필요가 없게 된다.

이러한 디스크 블록 케이스(140)는 반원 형상을 갖는 제1 반원형 디스크 블록 케이스(142)와, 제1 반원형 디스크 블록 케이스(142)와 좌우 대칭을 이루도록 반원 형상을 갖도록 배치되는 제2 반원형 디스크 블록 케이스(144)를 갖는다.

제1 및 제2 반원형 디스크 블록 케이스(142, 144) 각각은 일측 끝단이 돌출 구조로 이루어진 적어도 하나의 고리(143)를 구비하고, 일측 끝단에 반대되는 타측 끝단이 함몰 구조로 이루어진 적어도 하나의 고리 홈(145)을 구비한다.

여기서, 제1 및 제2 반원형 디스크 블록 케이스(142, 144) 간의 결합은 제1 반원형 디스크 블록 케이스(142)의 일측에 위치하는 고리(143)가 제2 반원형 디스크 블록 케이스(144)의 타측에 위치하는 고리 홈(145)에 강제 끼움 결합되고, 제2 반원형 디스크 블록 케이스(144)의 일측에 위치하는 고리(143)가 제1 반원형 디스크 블록 케이스(142)의 타측에 위치하는 고리 홈(145)에 강제 끼움 결합되는 형태로 삽입되어 이루어진다.

이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 치과용 디스크 블록 조립체(100)는 한쪽 부분은 고리의 형태로 설계하고, 다른 한쪽 부분은 고리를 고정해주는 홈의 형태로 디스크 블록 케이스(140)를 제작하고, 디스크 블록(120)의 외주면을 디스크 블록 케이스(140)로 감싼 상태에서 좌우 대칭을 이루는 제1 및 제2 반원형 디스크 블록(142, 144)의 고리(143) 및 고리 홈(145)을 강제 끼움 결합하여 간단하게 고정시켜 사용할 수 있게 되는 것이다.

이때, 제1 및 제2 반원형 디스크 블록 케이스(142, 144) 각각은 고리(143) 및 고리 홈(145)을 각각 1개씩만 구비하되, 고리(143) 및 고리 홈(145)은 제1 및 제2 반원형 디스크 블록 케이스(142, 144)의 측 단면의 중앙 부분에 위치시키는 것이 보다 바람직하다.

이와 같이, 제1 및 제2 반원형 디스크 블록 케이스(142, 144)의 측 단면의 중앙 부분에 고리(143) 및 고리 홈(145)을 1개씩만을 설계할 경우, 조립이 간편하면서도 충분한 고정 효과를 발휘하는 것이 가능하여 자동화 공정에 적합한 구조적인 이점을 갖는다.

상술한 바와 같이, 디스크 블록 케이스(140)는 3D 프린터 장비를 이용하여 액상의 광경화성 수지를 SLA 방식으로 UV 레이저를 조사하는 광경화 작용으로 출력하는 것에 의해 제조된 것이 이용된다. 이러한 디스크 블록 케이스(140)는 디스크 블록(120)의 상면 및 하면을 고정시키기 위한 단턱(146)을 구비하는 것이 바람직하다.

이러한 디스크 블록 케이스(140)를 제조하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 컴퓨터 보조 설계(CAD) 소프트웨어 프로그램을 이용하여 모델링 과정을 진행한다. 설계 프로그램은 빠르고 편리하며 아이디어를 3D로 구현하기에 적합한 SOLIDWORKS 프로그램을 사용하는 것이 바람직하다.

다음으로, 설계가 끝난 후 모델링한 SLD 파일을 슬라이싱 프로그램을 이용하여 STL 파일로 변환시킨다. 즉, 3D 프린터로 제작하기에 필요한 레이어 형상 파일로 변환한다.

다음으로, MAGICS 프로그램을 이용해 벽 두께와 같은 사소한 수정 작업부터 전체 빌드를 위한 서포트 구조 생성의 작업 흐름을 정밀하게 제어한다.

다음으로, 슬라이싱 프로그램을 통해 만들어진 G-코드(G-code) 파일을 프린터에 넣고 출력하면 G-코드(G-code) 파일에 저장된 코드(code)에 따라 3D 프린터로 출력한다. 이때, 출력 시작 시 고온으로 진행되므로 처음 노즐(Nozzle)과 판(Bed)의 온도를 올려주는데 3분 정도의 시간이 소요된다. 충분히 온도가 올라가면 자동으로 아랫부분에 판 역할을 해주는 라프트(Raft)를 깔아준다. 라프트는 본격적인 출력 작업 전 3 ~ 5층 레이어의 넓은 바닥을 먼저 깔아 놓음으로써 출력물이 안정적으로 안착할 수 있게 도와준다.

다음으로, 프린트 헤드가 좌우로 움직이면서 인쇄를 진행한다. 한 층의 인쇄가 끝나면 그 위에 다시 한 층을 인쇄하는 방식으로써 반복하여 아래에서 위로 면을 쌓아 올려 층층이 입체를 인쇄하는 방식을 진행하여 디스크 블록 케이스(140)가 제작된다. 이때, 밑에 공간이 존재하면 설계한 출력물이 무너질 수 있으므로 출력물의 지지를 도와줄 서포터도 함께 출력해준다.

다음으로, 디스크 블록 케이스(140)가 완성되면 함께 출력했던 라프트와 서포터를 제거해준다.

다음으로, 디스크 블록 케이스(140)의 표면을 사포로 매끄럽게 해주어 설계한 대로 3D 프린팅 장비를 이용해 자동적으로 설계한 디스크 블록 케이스(140)가 제작된다. 이때, 설계한 데이터를 3D로 출력하기 위해 SLA 방식인 3D 프린팅 장비를 사용하는 것이 바람직하다. SLA 방식(Stereo Lithography Apparatus, 광경화성 수지 조형 방식)은 가장 오래된 3D 프린팅 방식으로 모든 광경화성 수지 조형 방식에 일반적으로 사용하는 용어이기도 하다. 소재로는 레진(resin)이라고 부르는 액상의 광경화성 수지(photopolymer)를 사용한다.

SLA 방식의 작동 원리는 먼저 레진이 담겨 있는 수조에 프린트 베드가 잠겨 있고, 그 위로 UV(Ultra Violet, 자외선) 레이저를 조사하는 방식이다. 먼저, 레이저가 레진에 닿으면 광경화(curing) 작용에 의해 레진이 굳어지며 레이어가 만들어지는데, 이때 레이저의 방향은 반사경을 이용한 스캔 시스템으로 조절할 수 있다. 레이어가 완성되면 베드가 하강하고, 레진이 그 위에 균등하게 도포될 수 있도록 추가로 공급된다. 이러한 과정을 반복하면 형상이 완성되며, 레진의 소재에 따라 추가로 세척과 경화 작업이 필요한 경우도 있다.

이러한 SLA 방식은 정밀도가 높다는 것이 가장 큰 장점이다. 가장 대중화되어 있는 FFF(Fused Filament fabrication) 방식에서 가장 정밀한 노즐은 직경이 0.2mm이지만, SLA 방식으로 사용하는 레이저는 그것보다 훨씬 얇게 가공할 수 있기 때문에 정밀도를 크게 높여 오차를 줄일 수 있다. 또한, 출력 표면의 상태도 매우 우수하고, 가동되는 기계적인 부분은 수직축 하나뿐이기 때문에 고장 날 염려도 적다는 장점이 있다.

출력하는 방식은 레진이 담긴 용기 속으로 출력물이 잠기면서 위에서부터 아래로 뽑아내어 출력하는 탑다운 방식과 바닥에서부터 한 층씩 쌓아 올려 프린트가 되는 바텀업 방식으로 나뉜다.

탑다운 방식은 구조가 복잡하고 레진이 많이 필요하며 레이어 두께를 유지하는데 어려움이 있다는 단점이 있다. 반면, 바텀업 방식은 원하는 레이어 두께 유지가 비교적 쉽고, 구조가 단순하고 재료 충전이 쉬워 단가가 저렴하므로 대량생산에 적합하다는 장점이 있으므로, 바텀업 방식을 이용하여 출력하는 것이 보다 바람직하다.

종래의 디스크 블록은 인공치아 가공장치의 지그에 장착하기 위해서 디스크 블록의 상부 및 하부 외주면에 각각 지그 고정용 단턱을 형성하는 단턱 가공 공정과 디스크 블록 조립체의 상부 및 하부 표면을 평평하게 가공하는 상하 표면 가공 공정 등이 요구되었다.

이러한 후 공정을 수행하므로 다음과 같은 문제점이 발생한다. 별도의 가공시간과 대기시간이 필요하여 제작 기간이 길어져 생산에 비효율적이고, 인건비와 기계 작동 및 전기세 등의 제조 원가가 상승한다. 아울러, 각각의 후 가공을 수행하는 취급과정에서 디스크 블록에 부스러짐이 발생되는 등 불량품이 발생되고 손상 및 파손되거나 외면이 오염되어 품질이 저하될 뿐만 아니라 원가의 상승요인이 된다.

이와 달리, 본 발명은 디스크 블록을 3D 프린터 장치로 제조한 디스크 블록 케이스를 사용하여 조립 공정을 진행하는 것에 의해 다음의 효과를 얻을 수 있다.

즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 치과용 디스크 블록 조립체는 디스크 블록 케이스 자체에 디스크 블록의 상면 및 하면을 고정시키는 단턱을 형성하는 것에 의해, 후 가공 처리로 단턱 가공하는 공정을 생략할 수 있다.

또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 치과용 디스크 블록 조립체는 3D 프린터 장비를 이용하여 액상의 광경화성 수지로 디스크 블록 케이스가 형성되므로, 정밀하고 평탄하게 제조할 수 있어 디스크 블록 조립체를 후 가공 처리로 상하 표면을 가공하는 공정을 생략할 수 있다.

이 결과, 본 발명의 제1 실시예에 따른 치과용 디스크 블록 조립체는 재료 손실률 감소 및 제조 원가 절감과 더불어, 가공성 및 내구성을 향상시킬 수 있고, 생산성 향상 및 제조 시간의 단축 효과를 도모할 수 있다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예의 일 변형예에 따른 치과용 디스크 블록 케이스를 나타낸 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예의 다른 변형예에 따른 치과용 디스크 블록 케이스를 나타낸 분해 사시도이다. 여기서, 도 3 및 도 4의 (a)는 일 부분을 나타낸 모식도이고, 도 3 및 도 4의 (b)는 실측 사진을 나타낸 것이다.

먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예의 일 변형예에 따른 디스크 블록 케이스(140)는 반원 형상을 갖는 제1 반원형 디스크 블록 케이스(142)와, 제1 반원형 디스크 블록 케이스(142)와 좌우 대칭을 이루도록 반원 형상을 갖도록 배치되는 제2 반원형 디스크 블록 케이스(144)를 갖는다.

이때, 제1 및 제2 반원형 디스크 블록 케이스(142, 144) 각각은 일측 끝단이 돌출 구조로 이루어진 복수의 고리(143)를 구비하고, 일측 끝단에 반대되는 타측 끝단이 함몰 구조로 이루어진 복수의 고리 홈(145)을 구비한다.

이와 같이, 제1 및 제2 반원형 디스크 블록 케이스(142, 144)의 측 단면의 중앙 부분에 복수의 고리(143) 및 복수의 고리 홈(145)을 설계할 경우, 디스크 블록을 보다 견고하게 고정시키는 것이 가능해질 수 있다.

다만, 본 발명의 제1 실시예의 일 변형예에 따른 디스크 블록 케이스(140)는 디스크 블록의 상면 및 하면을 고정시키기 위한 단턱을 구비하지 않아 디스크 블록과의 조립이 단순해질 수 있으나, 디스크 블록을 견고하게 고정시키는 것이 어려운 단점이 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예의 다른 변형예에 따른 치과용 디스크 블록 케이스(140)는 도 4에 도시된 제1 실시예의 일 변형예에 대한 단점을 보완한 구조이다.

즉, 본 발명의 제1 실시예의 다른 변형예에 따른 치과용 디스크 블록 케이스(140)는 디스크 블록의 상면 및 하면을 고정시키기 위한 단턱(146)을 구비하는 것에 의해, 디스크 블록과의 위치를 정확하게 설정해 견고한 고정을 가능하게 한 것이다.

한편, 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 치과용 디스크 블록 케이스를 나타낸 분해 사시도이다. 여기서, 도 5의 (a)는 일 부분을 나타낸 모식도이고, 도 5의 (b)는 실측 사진을 나타낸 것이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 치과용 디스크 블록 케이스(240)는 반원 형상을 갖는 제1 반원형 디스크 블록 케이스(242)와, 제1 반원형 디스크 블록 케이스(242)와 좌우 대칭을 이루도록 반원 형상을 갖도록 배치되는 제2 반원형 디스크 블록 케이스(244)를 갖는다.

제1 및 제2 반원형 디스크 블록 케이스(242, 244) 각각은 일측 끝단에 적어도 하나의 걸림 고리(243)를 구비하고, 일측 끝단에 반대되는 타측 끝단에 걸림 고리(243)가 체결되는 걸림 홀(245)을 구비한다.

여기서, 제1 및 제2 반원형 디스크 블록 케이스(242, 244) 간의 결합은 제1 반원형 디스크 블록 케이스(242)의 일측에 위치하는 걸림 고리(243)가 제2 반원형 디스크 블록 케이스(244)의 타측에 위치하는 걸림 홀(245)에 강제 끼움 결합되고, 제2 반원형 디스크 블록 케이스(244)의 일측에 위치하는 걸림 고리(243)가 제1 반원형 디스크 블록 케이스(242)의 타측에 위치하는 걸림 홀(245)에 강제 끼움 결합되는 형태로 삽입되어 이루어진다.

다만, 본 발명의 제2 실시예와 같이, 걸림 고리(243) 및 걸림 홀(245)을 이용하는 고리-링 방식은 가운데 좌표가 일정하지 않아 고정하기 어렵고, 조립이 간단하지 않아 자동화 공정에 적용하는데 어려움이 있다.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 치과용 디스크 블록 케이스를 나타낸 분해 사시도이다. 여기서, 도 6의 (a)는 일 부분을 나타낸 모식도이고, 도 6의 (b)는 실측 사진을 나타낸 것이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 치과용 디스크 블록 케이스(340)는 상부 나사산(343)을 구비하는 상부 디스크 블록 케이스(342)와 하부 나사산(345)을 구비하는 하부 디스크 블록 케이스(344)를 병뚜껑 방식으로 돌려서 결합하는 방식을 적용한 것이다.

이때, 상부 디스크 블록 케이스(342)는 디스크 블록의 오차 범위보다 큰 직경을 갖도록 설계되고, 하부 디스크 블록 케이스(344)는 디스크 블록의 오차 범위보다 작은 직경을 갖도록 설계된다. 이러한 상부 및 하부 디스크 블록 케이스(342, 344)를 맞물리도록 배치시킨 상태에서 스크류 나사 형태를 갖는 상부 및 하부 나사산(343, 345)을 돌리는 방식으로 결합시켜 상부 및 하부 디스크 블록 케이스(342, 344) 사이에 배치되는 디스크 블록을 고정시키게 된다.

본 발명의 제3 실시예와 같은 병뚜껑 방식은 결합 시 다른 방식에 비해 고정이 가장 잘 되는 장점이 있다. 다만, 한정된 두께에 대해 상하로 맞물리는 영역에서는 절반으로 더욱 얇아져 물리적 안정성 확보에 다소 어려움이 따를 수 있다.

한편, 도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 치과용 디스크 블록 케이스를 나타낸 분해 사시도이다. 여기서, 도 7의 (a)는 일 부분을 나타낸 모식도이고, 도 7의 (b)는 실측 사진을 나타낸 것이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 치과용 디스크 블록 케이스(440)는 레고(Lego) 블록과 유사한 형태로써 상부 디스크 블록 케이스(442)를 하부 디스크 블록 케이스(444)에 강제 끼움 결합하는 방식으로 접합 방향이 상하 수직이므로 디스크 블록에 조립 후 견고한 고정을 위한 압력을 가하기가 쉽고, CAD 기계에 적용시 자동화 공정에 용이하다는 장점이 있다.

이를 위해, 본 발명의 제4 실시예에 따른 치과용 디스크 블록 케이스(440)는 적어도 2개의 끼움 돌기(443)를 구비하는 상부 디스크 블록 케이스(442)와, 끼움 돌기(443)에 대응되는 위치에 배치된 적어도 2개의 끼움 홈(445)을 구비하는 하부 디스크 블록 케이스(444)를 갖는다. 여기서, 상부 디스크 블록 케이스(442)의 끼움 돌기(443)와 하부 디스크 블록 케이스(444)의 끼움 홈(445)이 강제 끼움 결합에 의해 결합된다.

이와 같이, 본 발명의 제4 실시예에서, 상부 및 하부 디스크 블록 케이스(442, 444) 간의 결합은 상부 디스크 블록 케이스(442)의 끼움 돌기(443)가 상하 수직 방향으로 배치되는 하부 디스크 블록 케이스(444)의 끼움 홈(445)에 강제 끼움 결합 형태로 결합되어, 상부 및 하부 디스크 블록 케이스(442, 444) 사이에 수용되는 디스크 블록을 고정시킨다.

보다 바람직하게, 본 발명의 제4 실시예에 따른 치과용 디스크 블록 케이스(440)는 자동화를 고려하여 끼움 돌기(443) 및 끼움 홈(445)을 각각 2개씩으로 최소화하여 접합부의 수를 줄여 제작하였다. 이와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 치과용 디스크 블록 케이스(440)는 끼움 돌기(443) 및 끼움 홈(445)을 각각 2개씩으로 최소화하여 접합부를 두 부분으로 설계하고, 이를 기준점을 잡아 제작한 것으로써, 자동화에 가장 적합한 레고 방식 모델인 것을 확인하였다.

도 8은 본 발명의 제4 실시예의 일 변형예에 따른 치과용 디스크 블록 케이스를 나타낸 분해 사시도이고, 도 9는 본 발명의 제4 실시예의 다른 변형예에 따른 치과용 디스크 블록 케이스를 나타낸 분해 사시도이다. 여기서, 도 8 및 도 9의 (a)는 일 부분을 나타낸 모식도이고, 도 8 및 도 9의 (b)는 실측 사진을 나타낸 것이다.

먼저, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예의 일 변형예에 따른 치과용 디스크 블록 케이스(440)는, 도 7을 참조하여 설명한 제4 실시예와 끼움 돌기(443) 및 끼움 홈(445)의 수 및 형태에서만 차이를 나타내고 있는바, 중복 설명은 생략하고 차이점 위부로 설명하도록 한다.

본 발명의 제4 실시예의 일 변형예에 따른 치과용 디스크 블록 케이스(440)는 레고(Lego) 블록과 유사한 형태로써 복수의 끼움 돌기(443)를 구비하는 상부 디스크 블록 케이스(442)를 복수의 끼움 돌기(443)와 대응되는 위치에 배치되는 복수의 끼움 홈(445)을 구비하는 하부 디스크 블록 케이스(444)에 강제 끼움 결합하는 방식으로 접합이 이루어진다.

여기서, 본 발명의 제4 실시예의 일 변형예에 따른 치과용 디스크 블록 케이스(440)는 끼움 돌기(443) 및 끼움 홈(445)이 촘촘히 배열되어 있어 디스크 블록과의 조립시 견고한 고정이 가능한 구조적인 이점이 있다. 다만, 본 발명의 제4 실시예의 일 변형예에 따른 치과용 디스크 블록 케이스(440)는 복수의 끼움 돌기(443) 및 복수의 끼움 홈(445)이 매우 촘촘하게 배열되어 접합부의 수가 너무 많이 설계되므로 조립이 번거로워 자동화에는 불리할 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예의 다른 변형예에 따른 치과용 디스크 블록 케이스(440)는, 도 8에 도시된 제4 실시예의 일 변형예의 단점을 보완한 구조이다.

즉, 본 발명의 제4 실시예의 다른 변형예에 따른 치과용 디스크 블록 케이스(440)는 자동화를 고려하여 접합부의 수를 4개로 줄여 제작한 방식이다. 즉, 본 발명의 제4 실시예의 다른 변형예에 따른 치과용 디스크 블록 케이스(440)는 끼움 돌기(443) 및 끼움 홈(445)을 각각 4개씩 설계한 것으로, 도 7에 도시한 제4 실시예 보다는 접합부의 수가 많고, 도 8에 도시한 제4 실시예의 일 변형예 보다는 접합부의 수가 적은 구조이다.

지금까지 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 치과용 디스크 블록 조립체는 다양한 형태의 디스크 블록 케이스로 제작하고 시험하여, 기존의 인공치아 제작 공정에 비해 제조원가 절감, 공정 단계 감소, 공정시간 단축, 재료 손실률 최소화, 가공성 및 내구성 향상과 더불어, 생산성을 향상시키는 효과가 있는 것을 확인하였다.

아울러, 본 발명의 실시예들에 따른 치과용 디스크 블록 조립체는 고리-홈 방식과 레고 방식이 자동화에 보다 적합하다는 것을 확인하였다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 치과용 디스크 블록 조립체는 디스크 블록 케이스 자체에 디스크 블록의 상면 및 하면을 고정시키는 단턱을 형성하는 것에 의해, 후 가공 처리로 단턱 가공하는 공정을 생략할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 치과용 디스크 블록 조립체는 3D 프린터 장비를 이용하여 액상의 광경화성 수지로 디스크 블록 케이스가 형성되므로, 정밀하고 평탄하게 제조할 수 있어 디스크 블록 조립체를 후 가공 처리로 상하 표면을 가공하는 공정을 생략할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

100 : 치과용 디스크 블록 조립체
120 : 디스크 블록
140 : 디스크 블록 케이스
142 : 제1 반원형 디스크 블록 케이스
143 : 고리
144 : 제2 반원형 디스크 블록 케이스
145 : 고리 홈
146 : 단턱

Claims (7)

1. 원판 형상을 갖는 디스크 블록; 및
   상기 디스크 블록을 수용하기 위해, 상기 디스크 블록의 외주 면을 감싸 고정하는 디스크 블록 케이스;를 포함하며,
   상기 디스크 블록 케이스는 반원 형상을 갖는 제1 반원형 디스크 블록 케이스와, 상기 제1 반원형 디스크 블록 케이스와 좌우 대칭을 이루도록 반원 형상을 갖도록 배치되는 제2 반원형 디스크 블록 케이스를 가지며,
   상기 제1 및 제2 반원형 디스크 블록 케이스 각각은 일측 끝단이 돌출 구조로 이루어진 적어도 하나의 고리를 구비하고, 상기 일측 끝단에 반대되는 타측 끝단이 함몰 구조로 이루어진 적어도 하나의 고리 홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 치과용 디스크 블록 조립체.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 디스크 블록 케이스는
   3D 프린터 장비를 이용하여 액상의 광경화성 수지를 SLA 방식으로 UV 레이저를 조사하는 광경화 작용으로 출력하는 것에 의해 제조되어, 상기 디스크 블록의 상면 및 하면을 고정시키기 위한 단턱을 구비하는 것을 특징으로 하는 치과용 디스크 블록 조립체.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 반원형 디스크 블록 케이스 각각은
   상기 고리 및 고리 홈을 각각 1개씩만 구비하되, 상기 고리 및 고리 홈은 상기 제1 및 제2 반원형 디스크 블록 케이스의 측 단면의 중앙 부분에 위치하는 것을 특징으로 하는 치과용 디스크 블록 조립체.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 및 제2 반원형 디스크 블록 케이스 간의 결합은
   상기 제1 반원형 디스크 블록 케이스의 일측에 위치하는 고리가 상기 제2 반원형 디스크 블록 케이스의 타측에 위치하는 고리 홈에 강제 끼움 결합되고,
   상기 제2 반원형 디스크 블록 케이스의 일측에 위치하는 고리가 상기 제1 반원형 디스크 블록 케이스의 타측에 위치하는 고리 홈에 강제 끼움 결합되는 형태로 삽입되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 치과용 디스크 블록 조립체.
   
5. 원판 형상을 갖는 디스크 블록; 및
   상기 디스크 블록을 수용하기 위해, 상기 디스크 블록의 외주 면을 감싸 고정하는 디스크 블록 케이스;를 포함하며,
   상기 디스크 블록 케이스는 2 ~ 4개의 끼움 돌기를 구비하는 상부 디스크 블록 케이스와, 상기 끼움 돌기에 대응되는 위치에 배치된 2 ~ 4개의 끼움 홈을 구비하는 하부 디스크 블록 케이스를 가지며,
   상기 끼움 돌기는 상부 디스크 블록 케이스와 일체로 결합되며, 상기 상부 디스크 블록 케이스로부터 수직 방향으로 돌출되도록 형성되며,
   상기 끼움 돌기 및 끼움 홈 각각은 상호 이격되도록 배치되어 있고,
   상기 상부 디스크 블록 케이스의 끼움 돌기와 상기 하부 디스크 블록 케이스의 끼움 홈이 강제 끼움 결합에 의해 결합되어, 상기 상부 및 하부 디스크 블록 케이스의 접합부가 2 ~ 4 부분인 것을 특징으로 하는 치과용 디스크 블록 조립체.
   
6. 삭제
7. 제5항에 있어서,
   상기 상부 및 하부 디스크 블록 케이스 간의 결합은
   상기 상부 디스크 블록 케이스의 끼움 돌기가 상하 수직 방향으로 배치되는 상기 하부 디스크 블록 케이스의 끼움 홈에 강제 끼움 결합 형태로 결합되어, 상기 상부 및 하부 디스크 블록 케이스 사이에 수용되는 상기 디스크 블록을 고정시키는 것을 특징으로 하는 치과용 디스크 블록 조립체.

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