치과용 밀링 머신이란? 기본 지식과 과제 설명

여기서는 치과용 밀링 머신의 과제와 해결책에 대해 다루겠습니다.
이 책은 장비 구매를 고려하는 사람들과 밀링 머신 설계자라면 반드시 읽어야 할 필독서입니다.

이 기사에서 다룰 주제

치과용 밀링 머신이란 무엇인가요?
밀링 머신의 종류 및 보철 재료
치과용 밀링 머신의 과제
치과용 밀링 머신에 사용 가능한 센서 정보
추천 밀링 머신 제조업체

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치과용 밀링 머신이란 무엇인가요?

치과용 밀링 머신은 CAD/CAM 시스템을 사용하는 소형 절삭 기계입니다.
이 프로그램은 충전재나 크라운과 같은 "보철물"을 자동으로 제작하여 빠진 치아를 대체합니다. "디스크"라고 불리는 원반 모양의 치과용 재료를 공구(예: 밀링 바)를 사용하여 치아 모양으로 가공합니다.
디스크 재질에는 지르코니아, 세라믹, 왁스, PMMA(아크릴 수지)와 같은 비금속 재질과 티타늄, 코발트와 같은 금속 재질 등 다양한 종류가 있습니다. 각 재질은 변색 및 열화에 대한 저항성, 아름다운 표면 마감 등 고유한 특성을 가지고 있으며, 용도에 따라 사용됩니다.

치과용 밀링 기계의 활용도가 증가하고 있습니까?

현재 치과기공사 부족 현상과 그들의 업무 방식에 대한 수요가 존재합니다.

일본에서는 3명 중 1명(3천만 명 이상)이 틀니를 사용하고 있으며, 이러한 보철물을 제작하고 수리하는 치과 기공소가 2만 곳에 달하는데, 이는 공립 초등학교 수와 거의 같은 수치입니다.
가까운 미래에 일본은 고령화로 인해 보철물 수요가 불가피하게 증가할 것으로 예상됩니다. 그러나 치과기공사의 소득 수준과 근무 환경이 기공사 부족의 주요 원인 중 하나로 지적되고 있습니다.

고령화 사회에서 치과 진료 수요가 증가함에 따라 치과기공사의 업무량도 증가할 것으로 예상됩니다. 보철물 제작 과정을 자동화하고 기공사의 업무 부담을 줄여주는 밀링 머신은 앞으로 가장 수요가 높은 장비 중 하나가 될 것입니다.

이 섹션에서는 다양한 유형의 밀링 머신과 각 유형이 제기하는 과제에 대해 설명합니다.

치과용 밀링 머신의 종류

밀링 머신에는 건식, 습식, 건식/습식 복합형의 세 가지 유형이 있습니다.
다음은 각 타입 에 대한 개요입니다.

건식 타입 (건조법)

이 방법은 처리 과정에서 물이나 냉각제를 사용하지 않습니다.
직경이 0.5mm 정도인 소형 공구는 주로 연질 재료(지르코니아, 레진, PMMA 등)를 절삭하는 데 사용되어 정밀한 모델링 및 가공이 가능합니다. 반면, 경질 재료를 절삭할 때는 파손 및 가공 시간 증가 등의 단점 때문에 소형 공구의 사용은 드뭅니다.

타입 (습식 방법)

이는 연마 과정에서 발생하는 마찰열을 억제하기 위해 물이나 냉각수를 사용하는 방법입니다.
이 기술은 주로 유리 세라믹 및 티타늄과 같은 경질 재료를 가공하는 데 사용됩니다. 경질 재료는 강도와 심미성 때문에 환자들의 수요가 점점 증가하고 있습니다.

건식/습식 혼합 방식

이 제품은 건식 및 습식 방법 모두에 사용 가능한 다용도 모델입니다.
습식 가공은 한 대의 기계로 다양한 재료를 처리할 수 있다는 장점이 있지만, 습식 가공에서 건식 가공으로 전환할 때, 예를 들어 기계를 세척하고 건조하는 과정에서 비생산적인 시간이 발생한다는 단점이 있습니다.
두 가지 기능을 모두 갖추는 것의 일반적인 단점으로는 불충분한 처리 능력과 높은 초기 투자 비용이 언급됩니다.

경우에 따라 건식 또는 습식 공정에 각각 특화된 전용 기계를 사용할 때 생산 효율이 더 높을 수 있으므로, 다용도 모델이 항상 더 좋다고 일반화할 수는 없습니다.
세 가지 방법 모두 재료의 특성과 사용 빈도 등 목적에 따라 적절히 사용하는 것이 중요합니다.

치과용 밀링 기계의 과제:

문제 1. 밀링 머신의 가공 정밀도를 유지하는 방법은 무엇인가?

치아의 교합과 외관은 우리의 일상생활에 큰 영향을 미치기 때문에 밀링 머신은 높은 가공 정밀도를 갖춰야 합니다.
하지만 밀링 머신 자체의 정확도가 정밀 가공에 충분하지 않습니다.
가공 정확도를 유지하기 위한 두 가지 필수 전제 조건은 정확한 "공구 원점/홈 위치 설정" 과 "공작물 위치 설정"입니다.

해당 도구의 생성 또는 귀환 경로 는 무엇입니까 ?

이는 공구 가공의 시작점을 결정하는 것을 의미합니다.
밀링 머신은 직경 1mm 이하의 초정밀 공구를 사용하여 경질 재료를 가공하는데, 이 과정에서 공구 마모가 발생합니다. 공구에 예기치 않은 마모나 파손이 발생하면 최종 제품의 치수 편차로 이어져 가공 결함이 발생할 수 있습니다. 특히 연속 가공 시에는 매번 점검이 필수적입니다.

공작물 위치 지정 이란 무엇입니까 ?

가공 중 공작물이 움직이지 않도록 단단히 고정해야 합니다.
고정 장치가 헐거운 상태로 디스크를 가공하면 아무리 정밀한 장비를 사용하더라도 완제품의 치수에 오차*가 발생하여 가공 불량이 초래됩니다. 이는 특히 사람이 모니터링하지 않는 디스크 교환기를 사용하는 무인 작동 환경에서 더욱 중요해집니다.

*치수 오류의 예

규격보다 큰 구멍을 뚫는 것.
디스크를 잘못된 각도로 드릴링하는 것

위와 같은 위험을 방지하기 위해서는 센서를 사용하여 공구 또는 디스크의 위치를 정확하게 파악하면서 가공해야 합니다.

문제 2. 밀링 머신이 센서 부착하기에는 너무 작습니까?

센서를 설치할 공간이 부족한 문제가 있습니다.
많은 치과용 밀링 머신은 크기가 작지만(데스크탑 크기) 더 많은 밀링 바를 수용하도록 설계되어 있어 센서 장착 공간이 제한적입니다. 따라서 제한된 공간에 설치할 수 있는 소형 센서가 필요합니다.

문제 3. 칩이나 액체로 인한 센서 손상 또는 오작동

밀링 머신의 센서 칩이나 액체로 인해 손상되거나 오작동합니다. — ▲기계 내부에 미세한 칩들이 많이 있습니다.

센서가 손상되면 복구될 때까지 장비를 사용할 수 없으므로 센서 또한 내구성이 뛰어나야 합니다.
특히 밀링 머신 내부는 건식이든 습식이든 미세 칩과 액체가 비산되는 열악한 환경이며, 보호 구조가 약한 센서는 본체에 침투하여 손상될 위험이 높습니다. 비접촉 레이저 센서와 근접 센서는 비산물로 인한 고장 위험이 크기 때문에 설치에 적합하지 않습니다.

치과용 밀링 머신 문제점 해결 방안

위에서 설명한 "공구 생성" 및 "공작물 위치 지정" 문제에 대한 해결책으로, 이미 많은 밀링 머신에 사용되고 있는 다음과 같은 METROL 센서를 소개하게 되어 기쁩니다.

해결책 1. 툴 세터 에 의한 공구 생성

밀링 머신에 적용된 P11 시리즈의 사례 연구 — ▲밀링 머신에 적용된 P11 시리즈 사례 연구

공구 설정 센서는 공구와 물리적으로 접촉함으로써 공구의 가공 원점을 기계 제어 장치에 전달하며, 이 원점이 가공 기준점이 됩니다.
메트로올의 소형 공구 설정기 " P 시리즈 " 는 0.5µm의 반복 정밀도를 자랑하는 매우 정밀하고 컴팩트한 제품입니다. 공구 마모 및 파손으로 인한 미세한 치수 오차까지도 안정적으로 보정하여 가공 결함을 방지합니다.
이는 자동 작동 중 지속적인 가공 결함과 같은 문제를 방지하는 데 필수적입니다. 저렴한 비용 덕분에 일본과 유럽 전역의 많은 밀링 머신 제조업체에서 적용되고 있습니다.

해결책 2. 초소형 터치 프로브를 이용한 가공물 원점 설정

밀링 머신용 소형 터치 프로브 K3S 시리즈 — ▲콤팩트 터치 프로브 K3S 시리즈

터치 프로브는 가공 전에 공작물의 원점을 파악하고 가공 후 치수를 측정하는 데 사용되는 센서입니다.
끝에 부착된 볼로 가공물(재료)을 접촉하면 "XYZ 위치 좌표, 즉 가공 원점"이 밀링 머신에 피드백됩니다.
K3S 시리즈 초소형 터치 프로브는 좁은 공간에서도 공작물의 정밀한 가공을 가능하게 하여, 공작물 설정 시 풀림이나 정렬 불량으로 인한 가공 결함을 방지합니다.

해결책 3. 방수 및 방진 센서 사용

당사의 센서는 물, 기름 및 칩에 대한 내구성이 매우 뛰어납니다.
이 센서는 엄격한 내수성 및 내유성 테스트를 통과했으며 다수의 대형 공작기계에 사용되어 왔습니다. 또한 모든 방향에서 분사되는 물줄기와 냉각수에 대한 내구성을 입증했습니다.
센서 본체는 IP67 규격의 방수 및 방진 설계를 갖추고 있어 밀링 머신에 사용하기에 적합합니다.

* 절삭칩(금속) 와 먼지가 제대로 제거되지 않고 남아 있으면 센서 오작동이나 공구가 홀더에 달라붙는 등의 문제가 발생할 수 있으므로 사용 후에는 반드시 청소해야 합니다.

해결책 4. 밀링 머신에 특화된 센서 설계

센서는 밀링 머신의 작동 환경에 맞춰 특별히 설계될 수도 있습니다.

모든 METROL 센서는 도쿄에 있는 당사 자체 시설에서 설계 및 제조됩니다.
센서 크기, 접촉 프로브/표면 직경, 스트로크, 공기 분사(칩 방지용), 접촉력 및 센서 보호 사양은 사용하려는 공구, 가용 공간 및 센서 장착 위치에 맞춰 맞춤 제작할 수 있습니다. 당사는 밀링 머신 분야에서 축적된 풍부한 경험을 바탕으로 고객의 작업 환경에 최적화된 센서를 제안해 드립니다.