歯科用プリンターはどのように機能するのでしょうか?

歯科用プリンター は基本的に特殊な3Dプリンターで、「口腔内デジタルスキャン→コンピュータ設計→層ごとの材料堆積」という3つのステップを経て、歯科用デバイスを実際のデバイスに変換します。使用する材料と光源に応じて、「光硬化型樹脂プリンター」と「金属プリンター」に分類されます。クリニックやラボでの日常的なワークフローは同じですが、基本的な原理は若干異なります。

I. 一般的なワークフロー

1. 口腔内スキャン：医師は口腔内スキャナーを使用して、患者の歯列と歯肉の高精度 3D データ (STL/OBJ) を取得します。

2. CAD 設計: 歯科用 CAD ソフトウェアを使用して、クラウン、ブリッジ、インプラント ガイド、歯列矯正モデルなどを設計します。

3. スライス: ソフトウェアは 3D モデルを厚さ 25 ～ 100 μm の 2D セクションにスライスし、印刷命令を生成します。

4. 印刷: 専用の歯科用 3D プリンターが、指示に従って樹脂を硬化するか、金属粉末を層ごとに焼結します。

5. 後処理：超音波洗浄 → 二次光硬化/熱処理 → サポート除去 → 研磨 → 臨床使用前の消毒。

II. 光硬化性樹脂プリンター（臨床使用の90%以上）

1. テクノロジールート

• SLA (ソリッド レーザー ラミネーション): 単一の UV レーザー ビームが液体感光性樹脂の表面にドットを描画し、プラットフォームを下げて各層の後に次の層を硬化させます。

• DLP（デジタル・ライト・プロジェクション）：デジタルプロジェクターを介して樹脂表面に断面画像を投影し、層全体を同時に硬化させます。これにより印刷速度は向上しますが、サイズが大きいほど解像度は低下します。

• MSLA/LCD：DLP投影の代わりにLEDアレイとLCDマスクを使用し、速度とコストのバランスが取れています。現在、チェアサイド印刷の主流ソリューションとなっています。

2. 主要な作業原則

① 生体適合性歯科用樹脂を樹脂タンクに入れる。

② 光源がスライス画像に応じてサンプルを選択的に照射し、照射された領域で光重合反応を起こして固体膜を形成します。

③ Z軸ステージが25～50µmずつ下降し、液面が再拡大してサンプルが完成するまで露光を繰り返す。

④完成品をステージから取り出し、未硬化樹脂をアルコールで洗浄した後、UV硬化室に入れて二次硬化させ、臨床的な機械的強度を実現します。

III. 金属歯科用プリンター（コバルトクロム製クラウンおよびブリッジ、チタン合金製インプラントロッドなど）

1. 技術ルート: 直接金属印刷 (DMP、選択的レーザー溶融 (SLM) とも呼ばれます)。

2. 主要な作業原則

① 粉体層は、厚さ 20 ～ 40 μm の金属粉末 (コバルト クロム、チタン合金、またはニッケル チタン) の層で満たされます。

② 500Wの高出力ファイバーレーザーが不活性アルゴン雰囲気下で粉末をスライスパスに沿って点ごとに溶かし、下層に冶金的に結合します。

③ プラットフォームが 1 層下降し、スクレーパーが粉末を再度塗布し、レーザーが再度スキャンし、印刷が完了するまでこのサイクルを繰り返します。

④印刷が完了したら、余分な粉末を取り除き、ワイヤーカット、熱処理、サンドブラスト、機械加工、研磨を施して、最終的に緻密な金属修復物を生成します。

IV. 主な違いと臨床上の選択

• 樹脂ベースのプリンター：精度は 25～50 µm で、低コストで仮歯、インプラント ガイド、歯列矯正モデルを即日製造するのに適しています。

• 金属ベースのプリンター：精度は 30～50µm で、強度と耐摩耗性は長期的な修復要件を満たしていますが、機器と粉末のコストが高いため、主に研究室での集中生産に使用されます。

要するに、歯科用プリンター「光／レーザーエネルギー＋生体材料」を患者固有の歯のパーツに変換します。「層ごとのイメージング、層ごとの硬化／焼結」を核とし、歯科グレードの後処理技術を補完することで、歯科椅子に座ったまま安全に使用できます。