3Dプリントされたジルコニア製歯列矯正ブラケット：寸法精度に及ぼす印刷方法の影響

3D-printed zirconia orthodontic brackets: Effect of printing method on dimensional accuracy.

抄録

目的:

本研究では，3Dプリント歯科矯正ブラケットのスロット高さ寸法および精度に及ぼす付加製造（AM）法の影響を調べた．

OBJECTIVES: This study investigated the effect of additive manufacturing (AM) methods on the slot height dimensions and accuracy of 3D-printed orthodontic brackets.

方法:

標準的なMclaughlin Bennett Trevisiブラケットの3Dモデルを基準として、2つの代表的なAM方法であるデジタル光プロセス（DLP）とマテリアルジェッティング（MJ）を用いて、セラミックブラケットを90°の方向でプリントした。寸法精度とスロットの高さは、走査型電子顕微鏡と光学スキャナーを用いて測定した。また、すべての試料をGeomagic Control X 3D検査ソフトウェアで分析した。二乗平均平方根(RMS)値を真度および精度評価に使用した。統計分析は独立標本t検定を用いて行った。

METHODS: A 3D model of a standard Mclaughlin Bennett Trevisi bracket was used as a reference to print the ceramic bracket in a 90° orientation using two representative AM methods: digital light processing (DLP) and material jetting (MJ). The dimensional accuracy and slot heights were determined using a scanning electron microscope and an optical scanner. Also, all specimens were analysed using the Geomagic Control X 3D inspection software. The root mean square (RMS) values were used for trueness and precision assessment. Statistical analyses were performed using an independent sample t-test.

結果:

スロットの高さ寸法、真度RMS、精度RMSは、異なるAM方法によって統計的に影響を受けた（p<.01）。DLPは公差要件（平均スロット高さ=0.557±0.018mm）を満たし、MJはそれをわずかに下回った（平均スロット高さ=0.544±0.021mm）。しかし、精度の面ではMJがDLPを大きく上回った。2つの印刷方法の中で、MJはより高い真度（RMS=0.025±0.004mm）と精度（RMS=0.038±0.005mm）と関連していた。

RESULTS: Slot height dimensions, trueness RMS, and precision RMS were statistically affected by different AM methods (p < .01). There was a significant difference between the different printing methods, with DLP meeting the tolerance requirements (mean slot height = 0.557 ± 0.018 mm) and MJ being slightly below them (mean slot height = 0.544 ± 0.021 mm). However, MJ significantly outperformed DLP in terms of accuracy. Among the two printing methods, MJ was associated with higher trueness (RMS = 0.025 ± 0.004 mm) and precision (RMS = 0.038 ± 0.005 mm).

結論:

試験されたAM法はいずれも、RMS範囲を±100μm、スロット高さの許容誤差を0.549～0.569mmに設定し、臨床的に許容できる結果をもたらした。MJ技術は最高の精度を達成した。

CONCLUSIONS: Both tested AM methods yielded clinically acceptable outcomes, with the RMS range set to ±100 μm and the slot height tolerance established at 0.549-0.569 mm. The MJ technology achieved the highest accuracy.