Effect of build orientation on marginal and internal fit of zirconia crowns fabricated by digital light processing 3D printing : An in vivo study

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Purpose: The purpose of this study was to compare the marginal and internal fit of zirconia crowns fabricated by conventional milling and digital light processing (DLP) 3D printing and to evaluate the influence of build angle (0°, 45°, and 90°) on the fit of 3D-printed crowns.
Material and Methods: Ten patients requiring a single zirconia crown restoration in the maxillary or mandibular posterior region were enrolled. For each patient, four crowns with identical designs were fabricated: one by milling (Ceramill Motion 2; Amann Girrbach, Koblach, Austria) and three by DLP 3D printing at build angles of 0°, 45°, and 90° (TD 6; 3D Controls, Busan, Republic of Korea). Zirconia blocks (CERAMILL ZOLID FX; Amann Girrbach, Koblach, Austria) and zirconia powder (Cera-P; 3D Controls, Busan, Republic of Korea) were used. The silicone replica technique (Fit Checker; GC, Tokyo, Japan) was employed to measure the absolute marginal discrepancy (AMD), marginal gap (MG), and internal discrepancies at the chamfer, axial, angle, and occlusal regions. Data were analyzed using one-way ANOVA with Tukey’s HSD post hoc tests, and effect sizes (η², ω²) were calculated (α = 0.05).
Results: The milling and 0° groups demonstrated comparable fit across all measurement sites, with mean AMD values of 81.17 ± 60.19 µm and 88.39 ± 44.62 µm, respectively. In contrast, the 45° and 90° groups exhibited significantly greater discrepancies (AMD: 123.32 ± 76.83 µm and 162.52 ± 113.51 µm; p < 0.001). Notably, occlusal discrepancies increased substantially from 46.53 ± 30.83 µm in the 0° group to 199.67 ± 136.72 µm in the 90° group.
Conclusions: Zirconia crowns fabricated at a 0° build angle using DLP 3D printing showed a level of fit comparable to that of milled crowns, whereas 45° and 90° build angles resulted in inferior fit. These findings suggest that build angle is a critical factor influencing the marginal and internal fit of DLP 3D-printed zirconia crowns and should be carefully considered in clinical applications.

국문 초록 (Abstract)

목적: 본 연구의 목적은 밀링 방식과 디지털 광처리 3D 프린팅 방식으로 제작된 지르코니아 크라운의 변연 및 내부 적합도를 비교하고, 3D 프린팅 시 출력 각도 (0도, 45도, 90도)가 적합도에 미치는 영향을 평가하는 것이다.
재료 및 방법: 상악 또는 하악 구치부에 단일 지르코니아 크라운 수복이 필요한 환자 10명을 대상으로 하였다. 모든 환자에서 동일한 디자인을 적용하여 밀링 방식 (Ceramill Motion 2; Amann Girrbach, Koblach, Austria)과 3D 프린팅 방식 (TD 6; 3D Controls, Busan, Republic of Korea)을 통해 크라운을 제작하였다. 3D 프린팅은 출력 각도 0도, 45도, 90도 조건으로 시행하였으며, 소재는 지르코니아 블록 (CERAMILL ZOLID FX; Amann Girrbach, Koblach, Austria)과 분말 (Cera-P; 3D Controls, Busan, Republic of Korea)을 사용하였다. 실리콘 레플리카 기법을 사용하여 절대 변연 간극 (absolute marginal discrepancy, AMD), 변연 간극 (marginal gap, MG), 및 내부 적합도 (Chamfer, Axial, Angle, Occlusal 영역)를 측정하였다. 통계 분석은 일원분산분석과 Tukey HSD 사후검정을 통해 분석하였으며, 효과 크기 (η², ω²)를 산출하였다 (α = 0.05).
결과: 밀링과 0도 출력 각도 그룹은 모든 측정 부위에서 유사한 적합도를 보였으며, 평균 AMD는 각각 81.17 ± 60.19 µm, 88.39 ± 44.62 µm로 나타났다. 반면, 45도와 90도 그룹에서는 변연 및 내부 간극이 유의하게 증가하였다 (AMD: 123.32 ± 76.83 µm, 162.52 ± 113.51 µm; p < 0.001). 특히 교합면 간극은 0도 그룹 (46.53 ± 30.83 µm)에 비해 90도 그룹 (199.67 ± 136.72 µm)에서 크게 증가하였다.
결론: 0도 출력 각도에서 제작된 크라운은 밀링 방식과 유사한 수준의 적합도를 나타냈으며, 45도와 90도 각도에서는 적합도가 저하되었다. 따라서 임상적으로 디지털 광처리 3D 프린팅 지르코니아 크라운 제작 시 출력 각도의 설정이 적합도 확보에 중요한 요인으로 고려되어야 한다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. Introduction 1
• Ⅱ. Materials and methods 4
• Ⅲ. Results 17
• Ⅳ. Discussion 22
• Ⅴ. Conclusion 27
• References 29
• Abstract in Korean 34