Karbon fiber kompozit ayak protezi tasarım ve imalatı
Design and manufacturing of carbon fibre composite prosthetic foot
Yazar: BARIŞ YILMAZ
Danışman: DOÇ. DR. HASAN YILDIZ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Ayak protezinden, normal bir insanınkine en yakın enerji ile yürüyüşü gerçekleştirmesi, ayrıca duruş ve yürüyüş esnasında ortaya çıkan kuvvetleri karşılaması beklenmektedir. Darbe dayanımı ve enerji geri dönüşüm özelliği yüksek kompozit malzemelerden olan karbon fiber destekli polimerlerin bu alanda kullanımı uygundur.Yaklaşık sekiz yüz altmış bin ortopedik engellinin yaşadığı ülkemizde, karbon elyaf destekli kompozit protez ayakların seri imalatı yapılmamaktadır. Bu nedenle yapay alt uzuv kullanan ortopedik engellilerin çoğu bu teknolojik ürünleri kullanamamakta ya da kullanabilmek için büyük ücretler ödemektedir. Hastaların kaliteli protezleri kullanmasını sağlamak üzere özellikle yerli üretimin geliştirilmesi bir ihtiyaçtır.Bu çalışmada yüksek hareket kabiliyeti sunan bir ayak protezinin tabakalı kompozit yapısı, bilgisayar destekli tasarım ve mühendislik yazılımları kullanarak tasarlanmıştır. Tasarımlarda sonlu elemanlar yönteminden yararlanılarak, ayak protezinde, beklenen mekanik değerlere dayanacak şekilde tasarım iyileştirmeleri yapılmıştır. Prototiplerin üretilmesi için kapalı kalıplar hazırlanmış ve karbon elyaf/epoksi prepreg malzeme kullanılarak prototip üretimi gerçekleştirilmiştir. Üretilen prototiplerin montajları tamamlanarak, ayak-bilek protezleri için belirlenmiş ISO 10328 standardına uygun olarak mekanik dayanım testleri yapılmış ve esneklik özellikleri belirlenmiştir. Ayrıca protezin kozmetik kılıfı da üretilerek birçok ülkede hastalar üzerinde denenmiştir. Böylece kompozit ayak protezi seri üretime hazır hale getirilmiştir.Anahtar sözcükler: Ayak protezi, sonlu elemanlar yöntemi, ISO 10328 standardı, kompozit malzemeler.

Abstract:
It is expected to realize the walking with minimum energy as natural gait, and compensate the forces that occur during walking or standing position. It is suitable to use carbon fiber reinforced polymers as composite material that has excellent shockproof and energy returning features, in prosthesis.There is no mass production of high performance carbon fiber reinforced prosthetic foot in Turkey, where about eight hundred sixty thousand people have the orthopedic disabilities. So that, many of disabled people that use lower limb prosthesis, have to pay high prices to buy them. In our country, it is a need to develop domestic production of high quality prosthetic components for the patients.In this project; The composite prosthetic foot that offers good motion ability, is designed by using computer aided design and engineering software. The finite element method is used in refining of the design to reach optimum mechanical features. The closed molds were prepared for manufacturing of the prototypes and the prototypes were manufactured by using carbon/epoxy prepreg material. The assambled prosthetic feet were tested according to ISO 10328 test standard for ankle-foot devices. Also the cosmetic cover for the composite foot was manufactured. Then products are tested on some patients in different countries to obtain feed back. The prosthetic foot model is ready for mass production.Keywords: Prosthetic foot, the finite element method, ISO 10328 standard, composite materials.