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歯科用３Dプリンタ （液槽光重合方式；バスタブ式） 3D printer for dental use

歯科技工用３Dプリンタシステム：３Dプリンタ、３D CAD、3D スキャナ

キーワード：３Dプリンタ、付加製造技術、液槽光重合方式、３Dスキャナ、３D CAD、３Dモデリングソフト、光造形、サポート、レジン、光硬化性樹脂、ロストワックス、テンポラリークラウン、歯列模型、作業模型、サージカルガイド、デジタルデンティストリー、造形用データ作成ソフト

歯科用３Dプリンタシステムとは？　(What's 3D printer systems ?)

　３Dプリンタ、３DCAD、３Dスキャナで構成される。作業工程は次のとおりである。

1. ３Dスキャナで、チェアサイドで直接デジタル印象採得を行うか、従来印象法で製作した作業模型をラボサイド３Dスキャナで３Dスキャンを行う。
2. ３Dスキャンデータの容量を減らすなど、データの補正を行った後にSTLデータとして出力（エクスポート）する。
3. ３DCADソフト上でSTLデータをインポートして歯科修復物などをデザインする。
4.  デジタル修復物のデータをSTLデータとして保存する。
5. ３DプリンタをCAMとした場合、専用の造形データ作成ソフトでサポート材の本数、太さを設定する。さらに、修復物の造形方向も設定する。（この操作も一定の経験を要する。この設定を誤ると造形不良が生じる）
6. 別の造形データ作成ソフトで、プラットホーム（造形するための土台）内での造形場所の設定、データの拡大縮小補正（造形物の形状や、使用する樹脂によって補正値が異なる→一定の経験が必要を要する）、デジタル修復物データのスライスデータ（スライスの厚みを設定；１０μmから７０μm）の作成を行う。
7. 汚染されていないレジンタンクに使用する３Dプリンタ用レジンを流し込み、３Dプリンタ機にセットする。この時、３Dプリンタ機のガラス板も汚染していないか確認する。レジンタンクとガラス板が汚染されていると、造形不良が生じる。
8. 造形スタートする。
9. 造形完了後、無水エタノールで造形物とプラットホームを洗浄する。
10. 造形物を後重合処理（Post curing treatment)する。後重合処理とは、UV照射、オーブン加熱、熱湯に浸漬およびマイクロウェーブ照射のことをいう。
11. 後重合後、プラットホームから造形物を取り出す。 

 

ロストワックス法に使用する原型を製作するまでの流れ

従来法でワックスパターンを製作した際の作業時間（目安）

 

３Dプリンタシステムを利用した際の作業時間（目安）

　※シングルクラウンを１つワックスアップする場合、従来法で製作したほうが安くて速く原型を製作できる。具体的には、卒後3年以上の歯科技工士は10分程度で原型が製作できる。一方で、この３Dプリンタは50μm積層ピッチ設定でシングルクラウンを１つ造形するのに５0分程度要する（造形だけの時間）。
※材料費は、シングルクラウン一つ分のインレーワックスが約５円で、特許切れ前の３Dプリンタ用樹脂が約５０円となる。
　※シングルクラウン原型を1日で３０以上製作する場合、この３Dプリンタシステムを利用することで、生産性を上げることができる。具体的な方法は、夕方までに３Dモデリングソフトで３０個以上のクラウンをデジタルワックスアップし、積層ピッチの細かい（10～３０μm）造形用データを作成する。次に、３Dプリンタで造形を開始して帰宅する。そして、次の日に造形物の洗浄、調整、研磨を行い、ロストワックス法で金属やプレスセラミックスに置換する。というものである。３DプリンタなどのCAD/CAM システムは、夜間運転で物づくりができることが利点である。 　

　※３Dプリンタ機の洗浄が最も手間がかかる工程である。造形完了後、レジンタンク内の余った３Dプリンタ用樹脂の回収作業、レジンタンクの洗浄、プラットホームの洗浄、３Dプリンタ機のガラス板の洗浄作業がある。液状の樹脂がレジンタンク、プラットホームに残留し、ベタベタな状態である。これを、無水エタノールで洗浄する。また、３Dプリンタ機のガラス板にも液状樹脂が付着している時があるので、これも無水エタノールで拭き取る。レジンの付着物などでガラス板が曇ったままだと、造形不良が生じる。 

※本3Dプリンタ（液槽光重合方式）の消耗品は、レジンタンク、無水エタノールおよび３Dプリンタ用光硬化性レジンである。価格は、レジンタンクが約2万円、無水エタノールが500mlで約2000円、３Dプリンタ用光硬化性レジンが7万4千円から３０万円である。溝付きプラットホームを使用する場合は、スチームクリーナーも用意したほうがプラットホームの洗浄の際に効率的に洗浄できる。

液槽光重合方式の３Dプリンタおよび造形物など

レジンタンクに光硬化性樹脂をセットしている様子

３Dプリンタにレジンタンクをセットして造形している様子。プラットホーム、レジンタンク、液状レジン、レーザー装置で構成される。

造形中の様子。本装置は吊り下げ方式であるため、プラットホームが上にある。吊り下げ方式は、レジンの節約ができるメリットがある。デメリットは、造形物が落下してしまうことがあることである。

造形物（ロストワックス用）

造形物（テンポラリークラウン、ブリッジ）

造形物（作業模型）

造形物と修復物（ロストワックス）

ロストワックス用造形物

ロストワックス用造形物

クラウン製作のデジタルデータ

クラウン造形物データ。コーン状のものをサポート、サポート下の板はプレートという。

３Dプリンタで製作したレジンプリッジ

レジンブリッジを３Dプリンタで製作している様子

※２０１６年度の段階で、日本ではテンポラリークラウン用３Dプリンタ樹脂は使用できない。サージカルガイド用３Dプリンタ用樹脂も使用できない。上記のレジンは、１リットル３０万円と高価である。ロストワックス用加熱消失３Dプリンタ用樹脂、模型用樹脂が日本で使用可能である。
イタリアでは、テンポリス（プロビジョナルレストレーション用３Dプリンタ樹脂）が既に臨床応用されている。５０gで10万円である。１gで2000円、大臼歯模擬クラウン（筒状）が0．7gなので、1400円である。保健適用のCAD/CAMレジンブロックは3000円から4000円であるから、CAD/CAM冠より経済的である。