Minimal ayak plantar basınç için yenilikçi tabanlık tasarımı ve eklemeli imalatı
Design and additive manufacturing of innovative insoles for minimal foot plantar stressing
Yazar: ALİ KORAY ÖZGÜN
Danışman: PROF. DR. İSMAİL ŞAHİN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Endüstriyel Tasarım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: İleri üretim teknolojisi = Advanced production technology

Özet:
Bu doktora tezi, düşük maliyetli FDM yazıcıların kolayca modifiye edilerek esnek filamentler ile ayak altı basıncını azaltabilecek konforlu tabanlıkları 3B yazıcılar ile üretmek ve bunları farklı ayak deformitelerine sahip bireylerin deneyimlemesini amaçlamıştır. Tez çalışmasında Creality Cr-10 Max yazıcı aşırı esnek TPU 75A malzmeden baskı alabilmek için modifiye edilmiştir. Farklı ayak deformitelerine sahip bireyler üzerinde tersine mühendislik uygulaması için 3B tarama yöntemleri geliştirilmiş ve kullanılmıştır. Dünya genelinde yaygın olarak görülen pes planus, pes kavus, diyabetik ayak, topuk dikeni ayak deformiteleri ve sağlıklı bireylere deformiteye özel tabanlık tasarlanıp aynı zamanda esnek malzemeler ile FDM 3B yazıcılar ile üretilmiştir. Üretilen tabanlıkların plantar basınç etkileri incelenip geleneksel yöntem ile üretilen tabanlıklar ile karşılaştırılarak incelenmiştir. Bu bağlamda sağlıklı bireyden için üretilen 3B tabanlıklar geleneksel yöntemler ile üretilen tabanlıklara benzer plantar basınç dağılımı göstermiştir. Pes planus olan birey için üretilen 3B tabanlıklar başparmak ve metatars bölgelerindeki basıncı önemli ölçüde azaltmıştır. Pes kavus olan birey için üretilen 3B tabanlıklar ayak orta bölümünü destekleyerek dengeli bir plantar basınç dağılımı sağlamıştır. Diyabetik ayak olan birey için tasarlanan tabanlıklar metatars bölgelerindeki basıncı azaltarak risk altındaki bölgeleri korumuştur. Topuk dikeni deformitesi olan bireyler için tasarlanan 3B tabanlık topuk bölgesindeki basıncı azaltarak basıncı orta ve ön ayak bölgesine aktarmıştır. Bu tez çalışmasının bulguları 3B yazıcılar ile üretilecek yenilikçi tasarımları geliştirmeye katkıda bulunmaktadır.

Abstract:
This PhD thesis aims to produce comfortable insoles that can reduce plantar pressure with flexible filaments by easily modifying low-cost FDM printers with 3D printers and to experience them with individuals with different foot deformities. In the thesis study, Creality Cr-10 Max printer was modified to print from extremely flexible TPU 75A material. 3D scanning methods were developed and used for reverse engineering application on individuals with different foot deformities. In this study, pes planus, pes cavus, diabetic foot, heel spur foot deformities and deformity-specific insoles for healthy individuals were designed and produced with flexible materials and FDM 3D printers. The plantar pressure effects of the produced insoles were examined and compared with the insoles produced by the traditional method. In this context, the 3D insoles produced for healthy individuals showed similar plantar pressure distribution to the insoles produced by traditional methods. The 3D insoles produced for individuals with pes planus significantly reduced the pressure in the thumb and metatarsal regions. 3D insoles produced for an individual with pes cavus provided a balanced plantar pressure distribution by supporting the midfoot. The insoles designed for an individual with diabetic foot reduced the pressure in the metatarsal regions and protected the areas at risk. 3D insoles designed for individuals with heel spur deformity reduced the pressure in the heel region and transferred the pressure to the midfoot and forefoot region. The findings of this thesis study contribute to the development of innovative designs to be produced with 3D printers.