Üç boyutlu yazıcı uygulamaları için PLA/HA biyokompozit filament üretimi
PLA/HA biocomposite filament production for 3d printer applications
Yazar: EREN ÖZTÜRK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AĞAH AYĞAHOĞLU
Kütahya Dumlupınar Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Günümüzde 3 boyutlu yazıcı teknolojilerinin giderek hızlanması ile bu 
teknoloji birçok alanda kullanılmaya baĢlanmıĢtır. 3 boyutlu yazıcılar sanal ortamda
tasarlanmıĢ nesnelerin katı formata getirilmesinde kullanılan bir baskılama
teknolojisidir. Özel yöntemler ile taranan bir cismin prototipini yapmak, uygun çizim
programları ile oluĢturulan bir parçanın somut hale getirilmesi 3 boyutlu yazıcılar ile
sağlanabilir. TasarlanmıĢ sanal bir nesne 3 boyutlu olarak; polimer, kompozit, reçine, 
seramik, metal gibi malzemelerin ısıl veya kimyasal iĢlemden geçirilmesiyle 
üretilebilmektedir. Nano boyutta metal tozu ve seramik tozu malzeme kullanılarak 
yapılan üretimler çok daha büyük teknoloji, ekipman ve maliyet gerektirirken, özellikle 
filament olarak kullanılan plastik esaslı malzemelerin maliyetinin düĢük olması, bu 
filamentler için kullanılan cihazın yapısal olarak kısmen basit ve küçük olması kullanım 
alanlarının çok geniĢ olmasını sağlamaktadır.
Bu çalıĢmada biyopolimer olan Polilaktik asit (PLA) ve biyoaktif seramik olan 
Hidroksiapatit (HA) kullanılarak farklı oranlarda (saf PLA, PLA/%5 HA, PLA/% 15HA 
ve PLA/% 20HA) PLA matrisli HA takviyeli biyokompozit filamentler üretilmiĢtir. 
PLA ve HA'nın homojen karıĢması için PLA çözücü kimyasal içerisinde çözdürülmüĢ 
(metilenklorit) daha sonrasın nHA tozları eklenerek mekanik olarak karıĢtırılmıĢtır. 
Üretilen kompozit yapıların kuruması ardından kırılarak ekstrüzyon makinesine uygun 
granüller haline getirilmiĢ ardından ekstrüzyon iĢlemi ile yaklaĢık 1,75 mm çapında 
filamentler üretilmiĢtir. Üretilen filamentler kullanılarak, üç boyutlu yazıcı yardımı ile 
çekme, darbe ve biyoaktivite deney numuneleri basılmıĢtır. Sonrasında çekme deneyi, 
darbe deneyi, biyokaktivite deneyleri yapılmıĢ ve SEM-EDX analizleri incelenmiĢtir.

Abstract:
Today, with the acceleration of 3D printer technologies, this technology has 
started to be used in many areas. 3D printers are a printing technology used to bring 
objects designed in a virtual environment into solid format. Making a prototype of an 
object scanned with special methods, concretizing a part created with appropriate 
drawing programs can be achieved with 3D printers. A designed virtual object in 3D; It 
can be produced by thermal or chemical treatment of materials such as polymer, 
composite, resin, ceramic, metal. Production using nano-sized metal powder and 
ceramic powder materials requires much greater technology, equipment and cost, while 
the cost of plastic-based materials used as filaments is low, the device used for these 
filaments is partially simple and small in structure, and the usage areas are very wide. 
In this study, Hydroxyapatite (HA) reinforced biocomposite filaments with 
Polylactic acid (PLA) matrix were produced in different ratios (pure PLA, PLA/% 5HA, 
PLA/% 15HA and PLA/% 20HA) using the biopolymer PLA and the bioactive ceramic 
HA. For homogeneous mixing of PLA and HA, PLA was dissolved in solvent chemical 
(methylene chloride) and then nHA powders were added and mixed mechanically. After 
the composite structures produced were dried, they were broken into granules suitable 
for the extruder machine, and then filaments with a diameter of approximately 1.75 mm 
were produced by extrusion process. By using the produced filaments, tensile, impact 
and bioactivity test samples were printed with the help of a three-dimensional printer. 
Afterwards, tensile test, impact test, bioactivity tests were performed and SEM-EDX 
analyzes were examined.