Hidroksiapatit tozu (HAp) katkılı polilaktik-asit kompozit filamentler kullanılarak elde edilmiş 3 boyutlu (3B) katı omur modellerinin geliştirilmesi
Development of 3-dimensional (3B) solid speed models made using hydroxyapatite powder (HAp) doded polylactic-acid composite filaments
Yazar: HATİCE KÜBRA YERLİ
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA ASLAN
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: 3-D teknolojisi = 3-D technology

Özet:
Bu tez çalışmasında kalsinasyon yöntemi kullanarak hidroksiapatit tozları (HAp) 
üretilmiştir. Ağırlıkça % 10 HAp katkılı poli-laktikasit (PLA) kompozit filamentler çift 
vidalı ekstruder cihazında üretilmiştir. PLA+HAp kompozitlere başka bir malzemenin nasıl 
bir etkisi olacağını incelemek için ağırlıkça % 3 termoplastik elostomer (TPE) malzemesi 
kullanılmıştır. Eklemeli üretim yöntemi 3 Boyutlu (3B) mekanik test numuneleri 
üretilmiştir. PLA+HAp dayanımları PLA' ya kıyasla çekme ve basma testlerinde sırasıyla 
% 66,7 ve % 22,5 azalış göstermiştir. PLA+HAp+TPE dayanımları PLA+HAp' a kıyasla
çekme ve basma testlerinde sırasıyla % 29,2 ve % 12,5 artış göstermiştir. Ayrıca, TPE 
kompozit numunelerin termal ve fiziksel özelliklerini iyileştirmiştir. PLA+HAp+TPE 
kompozit malzemesi kullanılarak kemikte bulunan süngerimsi yapıyı taklit etmek için Üçlü 
Periyodik Minimal Yüzey (ÜPMY) desenleri arasından, Gyroid, Schwarz Primitive, 
Schwarz Diamond ve 3D Hex kullanılmış ve her bir desen için % 15, % 20 ve % 25 
doluluk oranları uygulanılmıştır. ÜPMY modellerine basma ve vida çekme testleri 
uygulanılmıştır. % 25 doluluk oranına Gyroid deseni en yüksek mekanik sonuçları ortaya 
koymuştur. Bu nedenle 3B omur modelleri % 25 dolulukta Gyroid deseninde üretilmiştir. 
3B omur modellerine başarılı bir şekilde pedikül vidalama işlemi yapılmış ve bu modellere 
ait Bilgisayarlı Tomografi görüntüleri alınmıştır.

Abstract:
In this thesis, hydroxyapatite powders (HAp) were produced using the calcination 
method. Poly-lactic acid (PLA) composite filaments with 10 % HAp by weight were 
produced in a twin screw extruder. In order to examine the effect of another material on 
PLA+HAp composites, 3 % by weight thermoplastic elastomer (TPE) material was used. 
3-dimensional (3D) mechanical test specimens were produced by the additive 
manufacturing method. PLA+HAp strengths decreased by 66,7 % and 22,5 % in tensile 
and compression tests, respectively, compared to PLA and PLA+HAp+TPE strengths 
showed an increase of 29,2 % and 12,5 % in tensile and compression tests, respectively, 
compared to PLA+HAp. In addition, TPE improved the thermal and physical properties of 
the composite samples. Gyroid, Schwarz Primitive, Schwarz Diamond and 3D Hex were 
used among the Triple Periodic Minimal Surface (UPMY) patterns to imitate the spongy 
structure in the bone 15 %, 20 % and 25 % fill rates were applied for each pattern. These 
models manufactured with HAP+PLA+TPE. Compression and pull-out tests were applied 
to the ÜPMY models. Gyroid pattern with 25 % fill rate revealed the highest mechanical 
results. For this reason, 3D vertebrae models were produced in Gyroid pattern at 25% 
occupancy. Pedicle screwing was performed successfully on 3D vertebral models and 
Computer Tomography images of these models were taken.