특허 개요
본 특허는 색조가 다른 지르코니아 슬러리를 연속적으로 혼합해 자연치와 유사한 색조 구배를 구현하는 경사기능형 지르코니아 지지체의 DLP 3D 프린팅 제조 방법입니다. 제1·제2 광경화성 지르코니아 슬러리를 프로그램화된 비율로 혼합·압출하고, 닥터 블레이드로 도포한 각 층에 405㎚ 자외선을 조사합니다. 이때 혼합 조성별로 광경화 시간과 경화 깊이를 조절해 과경화와 층간 형상 오차를 억제한 뒤, 탈지·소결 공정으로 고밀도 세라믹 지지체를 제조합니다.
- 핵심 기능
서로 다른 색조의 지르코니아 슬러리를 설정 비율에 따라 연속 혼합하고, 도포층마다 조성에 맞춘 광경화 시간으로 선택 경화해 Z축 방향의 조성·색조 구배를 형성합니다. 이후 탈지와 소결을 거쳐 지르코니아의 강도와 광학 특성을 확보하며, 혼합 조성에 따른 경화 조건 제어로 성형층 두께 오차를 억제합니다.
- 차별 강점
기존 CAD/CAM 절삭가공은 공구 마모, 미세균열 및 소재 수율 문제를 가질 수 있고, 단일 색상 보철물은 자연치의 점진적 색조 변화를 재현하기 어렵습니다. 기존 DLP 지르코니아 프린팅도 단일 소재 중심이었으나, 본 기술은 이종 슬러리의 연속 혼합과 조성별 노광 제어를 결합해 성형층 두께 오차를 10% 이하로 제어하는 공정 구성을 제시합니다.
- 활용 범위
기술·연구 측면에서는 맞춤형 지르코니아 크라운, 3-unit 덴탈 브릿지, 자연치 색조·투과율 모사 보철물, 복잡 형상 고강도 세라믹 부품 제조에 활용 가능하며, 광경화 세라믹 공정 조건 최적화 연구로 확장할 수 있습니다. 사업 측면에서는 디지털 덴티스트리, 치과 보철물 생산, 세라믹 3D 프린팅 소재·장비, 색조 구배를 활용하는 산업·예술용 세라믹 제품으로 확장할 수 있습니다.
연구 개발 단계
A0, A3 및 연속 조성 변화 지르코니아 지지체를 DLP 적층·소결하고, 조성별 노광시간 제어에 따른 광경화 특성, 과경화도, 밀도, 강도, 피로 건전성, 색조·투과율 및 크라운 적합도를 평가했습니다. 실제 임상 장기 추적, 생체 내 장기 내구성, GMP 제조공정과 대면적·다품목 생산에서의 재현성·수율은 추가 검증이 필요합니다.
- 시료: A0·A3 단일 조성 및 A0에서 A3로 연속 조성 변화하는 지르코니아 지지체·인공 크라운
- 비교군: 단일 조성 A0·A3, 일률 25초 노광군 및 조성별 노광시간 제어군
- 제조·평가 조건: 405㎚, 13.6mW/cm², 층 두께 50㎛, 11개 서브그룹, 탈지 후 1,500℃에서 2시간 소결; 피로시험 250N, 2Hz, 10⁶회
현재 성과
A0에서 A3로 연속 조성 변화한 벤딩 바 지지체에서 3점 굴곡 강도를 평가했습니다. 색조와 조성이 변화하는 지지체 구조에서도 기계적 성능을 확인했으며, 베이불 모듈러스는 25.8로 측정됐습니다.
A1에서 A3로 연속 조성 변화한 three-unit fixed partial denture 모델을 대상으로 피로시험을 수행했습니다. 시험 후 시편의 내·외부에서 균열 및 결함이 관찰되지 않았습니다.
색조가 다른 슬러리는 광민감도가 달라 동일한 노광시간을 적용하면 과경화와 형상 오차가 발생할 수 있습니다. 본 기술은 혼합 조성별로 광경화 시간을 달리 적용했으며, 일률 25초 노광군 대비 과경화도가 감소해 프린팅 정밀도 향상 가능성을 확인했습니다.
상용화까지 남은 부분
실제 임상 환경에서의 장기 추적 및 생체 내 장기 내구성 검증
GMP 수준 제조공정의 밸리데이션과 치과 보철물 생산 품질관리 체계 확보
대면적·다품목 생산 시 슬러리 혼합, 노광 조건, 소결 공정의 재현성 및 수율 검증
기술 이전 형태·도입 과정
도입은 이렇게 진행됩니다.
검토 미팅
귀사 상황·데이터 구조 기준으로 적합성을 논의합니다. 자료 검토만으로 끝나도 됩니다.
PoC 공동 검증
연구팀 동행 하에 귀사 데이터 기준 재학습·성능을 확인합니다.
라이센싱 계약
PoC 결과를 기반으로 희망 형태(실시권·공동연구 등)를 협의합니다.
기술지도·후속
도입 초기 기술지도, 필요 시 후속 공동연구·정부과제 연계까지 진행합니다.
특허 정보
고투광성의 연속적 조성 변화를 가지는 지르코니아 세라믹의 제조를 위한 광경화 기반 DLP 3D 프린팅 기술
10-2022-0144805 (2022.11.02)
1020240062834 (2024.05.09)
1028411400000 (2025.07.28)
고영학, 김규남, 최규빈
고려대학교 산학협력단
고려대학교 산학협력단