Mandibular kemiğinin 3 boyutlu doğrudan üretimi için, tasarımda kullanılan kompleks kafes yapıların topolojik optimizasyonlarının incelenmesi
Optimizing mandibular topology using lattice structures on simulation programs for 3D direct manufacturing
Yazar: MEVLÜT YUNUS KAYACAN
Danışman: DOÇ. OĞUZ ÇOLAK
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Diş Hekimliği = Dentistry ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Doğrudan metal lazer sinterleme (DMLS) tip imalat yöntemlerinin gelişmesi imalat sektörünü farklı bir boyuta taşımıştır. İmalatın istenen geometride ve formlarda gerçekleşebiliyor olması, özellikle sağlık sektörü için yeni ufuklar açmıştır. Kişiye özel kemik problemlerine ve diş hastalıklarına karşı kullanımı giderek yaygınlaşmaktadır. Yapılan çalışma kişiye özel implantların insan vücudundaki kullanımı açısından ve imalat maliyetleri açısından çeşitli iyileştirmeler meydana getirecek topolojik optimizasyonları kapsamaktadır. Yapılan çalışmalar ile daha yüksek mukavemetli, daha hafif ve daha az malzeme ile imal edilen implantların imalatı amaçlanmıştır. İmal edilen implantların hastaya uygulanmadan önce, hasta vücudunda kullanım esnasında meydana gelecek olası sorunlar öngörülmüştür. Bu çalışma ekonomik implant tasarımı, yüksek mukavemetli kafes yapıların entegrasyonu ve kullanım ömrünün uzatılması olarak üç temel hedefe ulaşmak amacıyla gerçekleştirilmiştir.
Yeni nesil implantlarda, daha önce inşaat sektöründe rastladığımız kafes yapılar kullanılmaya başlanmıştır. DMLS tipi 3 boyutlu yazıcılar kafes yapıların implant içerisine entegre edilmesini mümkün kılmıştır. Kafes yapı kullanımı sayesinde tasarımı yapılan implantlar hem hafifletilebilmekte hem de mukavemet yönünden desteklenmektedir. Yapılan çalışma ile literatürde bilinen kafes yapıları üzerinde çalışmalar yapılmış, ihtiyaç halinde yeni bir kafes yapı tasarlanarak implanta uygulanmıştır. İmplantlar DMLS ile imal edilirken daha az malzeme sarf edilecektir. Böylelikle maliyetler azaltılmış olacaktır. Yapılan çalışma ile kafes yapıların çeşitli mekanik dayanımlar açısından avantaj ve dezavantajları tespit edilmiştir. İnsan vücudunda yüklemeye maruz kalan implantın hangi kafes yapıyla maksimum mukavemete erişeceği belirlenmiştir.
Yapılan çalışma, implantın matematik modellemelerinin gerçekçi yüklemeler ile bilgisayar destekli analizleri (simülasyon) ve mekanik testleri üzerine kurulmuştur. Çalışma birkaç aşamanın ardı ardına yapılması ile gerçekleştirilmiştir. Bilinen kafes yapılar modellenerek bilgisayar destekli analizleri gerçekçi yüklemeler altında yapılmıştır.
Bu çalışmada yapılmış olan analizler kişiye özel implantların mekanik simülasyonları için yol gösterici nitelikte olacaktır. Tez, DMLS yöntemiyle mandibular implant imalatı alanında yapılan çalışmaların incelenmesiyle, en üstün özelliklere sahip tasarımın yapıldığı özgün bir çalışma olarak hazırlanmıştır.

Abstract:
Today, that has become effective manufacturing methods with emerging technologies "direct metal laser melting (DMLS)" type three-dimensional printers have started to gain its place in the manufacturing sector. That the production of the desired geometry and form, has opened a new horizon for the health sector in particular. The use against personalized bone problems and dental disease is becoming increasingly common. Things that work individually implanted human body for various improvements in terms of the use and production costs include topological optimization is brougth about. Things optimizations with higher strength, lighter, and is intended to manufacture the implants manufactured with less material. Before administration to the patient of a manufactured implant, will occur during use on a patient it was prescribed potential problems. The study, cheap implant design has been carried out to achieve three main goals as the extension of high-strength mesh structure of integration and lifetime.	
The new generation of implants has previously been used in the construction industry lattice structures we encounter. Direct metal laser sintering (DMLS) type 3D printers have made it possible to integrate into the lattice structure of the implant. Implants made design can be mitigated through the use of lattice structure and is supported both in terms of strength. Studies in the literature known to do work on the lattice structure, the lattice structure designed a new implant will be applied if needed. Implants were manufactured DMLS will be made with less material. Thus, costs will be reduced. Made various advantages in terms of mechanical strength and disadvantages have been identified with the lattice work. The implants in the human body exposed to loading is determined to reach its maximum strength which makes cage.
The study is based on the mathematical modeling of the implant loading with realistic computer-aided analysis (simulation) and mechanical tests. The study was conducted by performing successively a few stages. Lattice structures known computer-aided modeling analyzes were conducted under realistic loadings.	
This study analyzes are made in person guided by its mechanical simulations of custom made implants. Thesis has been prepared as an original work in which the most outstanding features of the mandibular implant design in the field of DMLS manufacturing process.