Impact of filler content on three-dimensional printed dental resins: A comparative study for provisional and permanent restorations

Abstract

Three-dimensional (3D) printing restoration materials used in the dental field are generally used as temporary restorations owing to their mechanical and physical limitations. Although various fillers affect the output, studies on the effect of filler content on 3D printing resin output are insufficient. Therefore, this study aimed to assess the effects of various filler content in 3D-printed resins on their mechanical and physical fitness in intermediate and final prosthetic designs. After designing a suitable specimen for the experiment, it was manufactured using five commercially available 3D printing resin materials and a CAD/CAM block for subtractive manufacturing (milling). The flexural strength, water absorption, solubility, and hardness were evaluated. The flexural strength was markedly greater in resins with 50% or more filler content (P<0.001). However, the polymer-infiltrated ceramic network made by cutting did not show a significant difference from the low-filling resin group. The ceramic network of AMH imparted a nearly twofold higher surface hardness than that of the 3D-printed resin. Among the 3D-printed resins, the effect of the filler was significant, with Zir F showing the highest hardness followed by Cera F, whereas the other groups had similar hardness values. These results show that a high filler content improves the mechanical properties, which provides insight into the reliability of materials; however, it is expected that detailed composition analysis and further research will be needed to fully explore the potential of high-charging 3D printing resins.

치과분야에서 사용되는 3D 프린팅 수복 재료는 기계적 및 물리적 한계성으로 일반적으로 임시 수복물로 사용되고 있다. 다양한 필러가 출력 결과물에 영향을 미치고 있지만, 충전제 함량에 따른 3D 프린팅 레진 출력물에 어떠한 영향을 미치는지에 관한 연구는 부족하다. 따라서 본 연구는 3D 프린팅 레진의 다양한 필러 농도가 중간 및 최종 보철물 설계에서 기계적 및 물리적 적합성에 미치는 영향을 평가하고자 하였다. 실험에 적합한 시편을 디자인 한 후 적층 제조를 위한 상업적으로 이용 가능한 5 개의 3D 프린팅 수지 재료와 절삭(밀링) 재료를 사용하여 시편을 제작하였으며 굴곡강도, 수분 흡수도 및 용해도, 경도를 평가하였다. 그 결과 굴곡 강도는 충전제가 50% 이상 포함된 레진의 출력물에서 유의하게 더 높은 강도를 보였다. (P<0.001) 그러나 절삭를 통해 만든 PICN 내의 세라믹 네트워크 기반의 재료는 저충전 수지그룹과 유의한 차이를 나타내지 않았다. AMH 의 세라믹 네트워크는 3D 프린팅 레진에 비해 거의 2 배 더 높은 표면 경도를 보였다. 3D 프린팅 레진 중 필러의 효과는 Zir F 가 가장 높고 Cera F 가 뒤를 이어 다른 그룹이 유사한 경도 값을 갖는 것으로 유의하게 입증되었다. 본 연구의 한정된 결과에 따라 높은 충전제 함량이 기계적 특성을 개선하는 것으로 보이며, 이를 통해 재료의 신뢰성에 대한 통찰력을 제공하나 고충전 3D 프린팅 레진의 잠재력을 완전히 탐구하기 위해 상세한 조성 분석과 많은 연구가 필요할 것으로 기대된다.