Düşük maliyetli 3 boyutlu biyo yazıcı tasarlanıp geliştirilmesi
Design and development of a low-cost 3D bio-printer
Yazar: HASAN HÜSEYİN KUL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ORHAN ERDEM HABERAL
Başkent Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Biyomedikal Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Sanal ortamda tasarladığımız bir ürünü gerçeğe dönüştürmemizi sağlayan ya da hali hazırda var olan nesnelerin bire bir kopyalarını oluşturmamızı sağlayan cihazlar 3 boyutlu yazıcılardır. Günümüzde hızla yaygınlaşan bu teknoloji hemen her kesimin ilgisini çekmektedir. Kimisinin sadece hobi olarak gördüğü gibi kimisinin  de malzeme tedariği için uygun bir yöntem olarak gördüğü sistemdir. Son zamanlarda klasik 3 boyutlu yazıcıların yanı sıra 3 boyutlu biyo yazıcılara olan ilgi de bir hayli artmıştır. İnsanların özellikle insanlar için doku ve organ basıp donör eksikliği, uyumlu organ sırası bekleme, bulunan organların vücuda uyumu gibi çeşitli sorunları ortadan kaldırma hayali bu sektörün gelişmesine katkı sağlamaktadır. 
3 boyutlu yazıcıların özellikle de maliyetlerinden dolayı son yıllarda insanların kendi 3 boyutlu yazıcılarını yapma istekleri de artmış bulunmaktadır. Henüz yaygın olarak yapılmak istenen biyo yazıcılar olmasa da genel olarak kendi yazıcımızı üretmek hepimiz için heyecan verici hâle gelmiştir. Gerek maliyetler gerek kaynak bulma zorluğu bazı problemleri aşılamaz hale getirmektedir. Bütün bunlara rağmen gerekli malzemelerin bir kısmını başka bir 3 boyutlu yazıcıdan elde ederek hem malzeme tedariği zorlukları aşılıp hem de maliyet bir hayli düşürülebilmektedir.
Bu çalışmada düşük maliyetli yeni bir 3B biyo yazıcı üretilmiştir. Klasik bir 3B yazıcıdan alınan baskılar ve açık kaynak olarak herkesin kullanımına sunulmuş olan Marlin yazılımı ile yeni bir 3 boyutlu biyo yazıcı üretilmiştir. Üretilmiş olan yazıcının ekstruder kısmı bir şırınga pompası şeklinde tasarlanmıştır. Tasarlanmış olan ekstruder kısmının tamamı Autocad Fusıon uygulaması ile sanal ortamda hazırlanmış ve 3 boyutlu yazıcıdan baskılanarak hazırlanmıştır. Yazıcının kontrolleri için Arduino Mega 2560 ve Ramp 1.6 kartları kullanılmıştır. Marlin yazılımı biyo yazıcı için uyumlu hâle getirilerek kartlara yüklenmesi ile sistemin kalibrasyonları yapılmış ve baskı yapılabilecek son şekline getirildi.  Belli yüzdelerle hazırlanmış aljinat-jelatin çözeltileri ve el kremi ile bazı denemeler de yapılarak sistemin verimli çalışıp çalışmadığı kontrol edildi. Yapılan denemeler sonucunda üretilmiş olan bu yazıcının istenilen kalitede baskılar alınabilecek bir 3 boyutlu biyo yazıcı olduğu görülmüştür. Sonuçta kullanılan yöntemlerle üretim maliyeti bir hayli düşürülerek yaklaşık 2.000₺ maliyet ile bir biyo yazıcı üretilmesi başarılmıştır.

Abstract:
3-D printers are devices that allow us to make a product that we design in a virtual environment a reality, or create one-to-one copies of existing objects. This technology, which is rapidly becoming widespread today, attracts the attention of almost every segment. It is a system that some see as just a hobby, and others see as a suitable method for supplying materials. Recently, interest in classic 3-D printers as well as 3-D bio printers has increased a lot. People's dream of eliminating various problems, especially for humans, such as the lack of tissue and organ donors, waiting for a harmonious organ sequence, and the adaptation of found organs to the body, contributes to the development of this sector.
Because of the cost of 3-D printers, especially in recent years, people's desire to make their own 3-D printers has also increased. Although there are not yet widely desired bio printers, it has become exciting for all of us to produce our own printer in general. Both costs and difficulty finding resources make some problems insurmountable. Despite all this, by obtaining some of the necessary materials from another 3-D printer, both the difficulties of supplying materials can be overcome and the cost can be significantly reduced.
In this study, a new low-cost 3D bio printer was produced. A new 3-D bio printer has been produced with prints from a classic 3D printer and the Marlin software, which has been made available to everyone as open source. The extruder part of the manufactured printer is designed as a syringe pump. All of the extruder part designed was prepared in a virtual environment with Autocad Fusion application and printed from a 3-D printer. Arduino Mega 2560 and Ramp 1.6 cards were used for printer controls. Marlin software was made compatible for the bio printer and installed on the cards and the system was calibrated and brought to the final form where printing could be done. Some tests were also carried out with alginate-gelatin solutions prepared with certain percentages and hand cream to check whether the system was working efficiently. As a result of the tests, it has been shown that this printer is a 3-D bio printer that can be printed with the desired quality. As a result, the production cost was significantly reduced by the methods used to produce a bio printer with a cost of about 2,000₺.