Seçici lazer ergitme yöntemi ile biyouyumlu iskelet yapılarının imalatı ve özelliklerinin geliştirilmesi
Manufacturing biocompatible scaffolds by selective laser melting method and improvement of properties
Yazar: EMRE ÖZEREN
Danışman: DOÇ. DR. MİHRİGÜL ALTAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İmal Usulleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Katmanlı (eklemeli) imalat teknolojileri günümüzde biyomedikal implantların hastaya özgü ve karmaşık geometrilerde üretilmesine olanak sağlayan önemli bir teknik haline gelmiştir. Özellikle hasar gören kemik dokusunun rejenerasyonunda kullanılan ve ana kemik dokusunun yerini alması düşünülen iskelet yapıların (scaffold) üretiminde katmanlı imalat tekniği öne çıkmaktır. Literatür çalışmaları incelendiğinde, iskelet yapıların hafiflikleri, geliştirilebilen biyolojik özellikleri ve kişiye özel tasarlanabilinmelerinden ötürü, konu ile ilgili çalışmaların devam ettiği görülmektedir. 
Sunulan bu tezde, farklı kafes tiplerinin tek yapıda barındırması esas alınarak, hibrit iskelet yapılar, yenilikçi ve özgün tasarımsal yaklaşımlar ile üretilmiştir. Bu amaçla, medikal görüntü işleme, bilgisayar destekli tasarım ve bilgisayar destekli üretim yazılımları aracılığı ile insan femur kemiği esas alınarak farklı birim hücrelerden hibrit iskelet yapılar tasarlanmıştır. Tasarlanan yapılar, Seçici Lazer Ergitme (Selective Laser Melting, SLM) yöntemi ile CoCr ve Ti6Al4V ELI alaşımlarından üretilmiştir. Elde edilen bu hibrit iskelet yapılardaki geometrik farklılıklara bağlı olarak numunelerin mekanik ve biyolojik özellikleri incelenmiştir. Hibrit yapıların mekanik özelliklerinin geliştirilmesinde kemik implantlardan beklenen bası dayanımı esas alınırken, biyolojik özellik olarak da iskelet yapıların hibrtililik oranına bağlı olarak hücre tutunma kabiliyeti incelenmiştir. Geliştirilen numuneler üzerinde yapılan deneysel çalışmaların sonucunda, hibritlilik oranının artırılmasının basma dayanımında %13,8, hücre yaşayabilirlik özelliğinde ise %52,8'e varan bir artışa olanak sağladığı gözlenmiştir.

Abstract:
Additive manufacturing (AM) nowadays have become an important method that allows biomedical implants to be produced in complex geometries and as a patient spesific. AM comes to the forefront of producing scaffold structures which is supposed to be replaced with bone tissue and used for regeneration of defected bone tissue, especially. When reviewed the literature studies, it can be seen that scaffold structures have been keeping studied on due to their light-weight properties, improvable biological properties and patient specific designs possibilities.
In this thesis, hybrid scaffold structures were fabricated with novel and original design approaches, based different lattice types in single body. For this purpose, hybrid scaffold structures from different unit cells have been designed for a human femur bone by means of medical image processing, computer aided design and computer aided manufacturing software. The designed structures were manufactured from CoCr and Ti6Al4V ELI alloys by Selective Laser Melting (SLM). Mechanical and biological properties of the samples were investigated due to the geometric differences in these hybrid scaffold structures. In the improvement of the mechanical properties of the hybrid structures, the strength of the bone implants was considered, while the biological properties of the scaffolds depending on cell viability were examined according to hybridity ratio. As a result, it has been observed that increasing the hybridity ratio provided an increment in compressive strength up to 13.8% and in cell viability up to 52.8%.