クリアアライナー製造における寸法精度に関する溶融デポジションモデリングとデジタルライトプロセッシング技術の比較分析

Comparative Analysis of Fused Deposition Modeling and Digital Light Processing Techniques for Dimensional Accuracy in Clear Aligner Manufacturing.

抄録

背景 この研究は、透明な歯科用アライナーの製造に使用される歯科用模型を印刷するための寸法精度の観点から、溶融堆積法（FDM）とデジタル光処理法（DLP）を比較することを目的とした。材料および方法 成人患者の口腔内スキャンに基づき、BlueSkyPlan4を用いて10個のアライナー模型を作製した。テストモデル（n=30）は、2台のデスクトップ3Dプリンター（DLPプリンターとFDMプリンター）で作製した。2つのサンプルグループが作成された（デスクトップ光学スキャナーを使用してデジタル化）。真度(n=20)と精度(n=10)を計算するため、プリントしたモデルをソースファイル(REF)と比較した。REF、DLP、FDMファイルを重ね合わせ、点群に変換した。雲間距離はCloudCompareソフトウェアを用いて計算した。同じアルゴリズムを用いて、モデルの歪みを測定した。データは一元配置分散分析とTukeyのポストホック検定を用いて分析した。結果 DLP群とFDM群の真球度と精度には有意差が認められた。DLPとFDMの平均真球度はそれぞれ0.096mm（0.021）（P<0.001）と0.063mm（0.024）（P<0.001）であった。DLPとFDMの平均計算精度は、それぞれ0.027mm（0.003）（P<0.001）と0.036mm（0.003）（P<0.001）であった。DLPでは0.158mm、FDMでは0.093mm（P=0.05）、ねじれ（DLPでは0.03mm、FDMでは0.043mm、P=0.05）が観察された。結論 いずれのプリンターもアライナーモデルの製作に十分な精度を有していた。FDMはより高い真直度を示し、この装置はDLPの代替として適用できる。重合収縮は、DLPプリンターの真正度を低下させる重要な要因である。

BACKGROUND This study aimed to compare fused deposition modeling (FDM) and digital light processing (DLP) techniques in terms of dimensional accuracy for printing dental models used for the manufacture of clear dental aligners. MATERIAL AND METHODS Based on the intraoral scan of an adult patient, a sequence of 10 aligner models was created using BlueSkyPlan4. The test models (n=30) were fabricated with 2 desktop 3D printers: (DLP) and (FDM) printers. Two groups of samples were created (digitized using a desktop optical scanner). To calculate trueness (n=20) and precision (n=10), printed models were compared to the source files (REF). REF, DLP, and FDM files were superimposed and converted to point clouds. The cloud-to-cloud distances were calculated using CloudCompare software. Using the same algorithm, distortions of models were measured. Data were analyzed using one-way ANOVA and Tukey's post hoc test. RESULTS Significant differences were found between the trueness and precision of DLP and FDM groups. The average calculated trueness of DLP and FDM was 0.096 mm (0.021) (P<0.001) and 0.063 mm (0.024) (P<0.001), respectively. The average calculated precision of DLP and FDM was 0.027 mm (0.003) (P<0.001) and 0.036 mm (0.003) (P<0.001), respectively. A widening (0.158 mmfor DLP and 0.093 mmfor FDM, P=0.05) and twisting (0.03 mmfor DLP and 0.043 mmfor FDM, P=0.05) of the printed models was observed. CONCLUSIONS Both printers had sufficient precision for aligner models manufacturing. FDM showed a higher trueness and this device can be applied as an alternative to DLP. Polymerization shrinkage is a significant factor in decreasing the trueness of DLP printers.