3 BOYUTLU DLP YÖNTEMİYLE HA KATKILI KOMPOZİT ÜRETİMİ VE KARAKTERİZASYONU

Abstract

Eklemeli imalat teknolojisi imalat yöntemleri alanında son 10 yılın en belirgin yeniliklerinden birisi haline gelmiştir. Kişiye özgü parça üretimi, topolojik optimizasyonlar, mikron ve nano boyutta hassasiyet ve bu boyutlarda formlar oluşturma gibi temel özellikleri ile geleneksel imalat yöntemlerinden farklılaşmaktadır. Küçük boyutlarda yüksek doğruluk sağlayan DLP 3 boyutlu yazdırma tekniği ise son dönemde alanında ciddi gelişmeler göstermektedir. Biyomalzemelerin üretiminde kompozit bileşimin hazırlanması, yüksek gözenekli yapı ve mikron seviyesindeki hassasiyet gibi özellikleri ile DLP yöntemi biyomalzeme ve doku mühendisliği uygulamalarında öne çıkan bir teknik haline gelmiştir.Bu zamana kadar olan çalışmalarda genel olarak DLP metodu ile seramik katkılı parçaların üretimi yapılmış ve üretim süreci anlatılmıştır. Litaratürde kafes yapısı olarak büyük çoğunlukta basit bir kafes yapısı seçilmiş ve kapsamlı bir karşılaştırma yapılmadan tamamlanmıştır. Bu çalışmada kemik oluşumunu tetikleyen ve biyo-uyumluluk özelliği taşıyan hidroksi apatit malzemesi katkı edilerek DLP yazdırma için fotokürlenebilir akrilik reçine karışımı hazırlanmıştır. Bu karışım ile temelde kemik protezlerinde kullanılan biyomalzeme olan yapılar üretilmiştir. Bu kafes yapıları ile kemikte yer alan gözenekli yapı benzetilerek kemik dokusundaki hücre tutunması, hücre çoğalması ve hafiflik gibi özelliklerin kazanımı hedeflenmiştir. Kafes yapı üretiminde 4 farklı tasarım oluşturulmuştur. Bu tasarlanan kafes yapılarının hem biyoaktivite testi hem de mekanik dayanım testi yapılarak aralarındaki farklar üzerine incelemelerde bulunulmuştur. Mekanik özellikleri incelemek için, sıkıştırma olarak yarı statik (quasi-static) hızda uygulanan testin sonuçları, kırılmadan önceki maksimum yük için en yüksek değere sahip yapının yüzey merkezli kübik kafesin olduğunu göstermektedir. Biyoaktivite testi sonrasında kafes yapılarında oluşan kütle farkının çok yüksek olmadığı ve kafes yapıları arasında karşılaştırmak için yetersiz olduğu görülmüştür. SEM ve XRD sonuçlarına göre, HA katkılı reçine ile üretilen parçaların, TCP katkılı reçine ve kontrol grubundan açık bir şekilde daha fazla biyoaktif olduğunu göstermektedir.

Additive manufacturing technology has become one of the most prominent innovations of the last decade in the field of manufacturing methods. It differs from traditional manufacturing methods with its basic features such as the production of personalized parts, topological optimizations, precision in micron and nano dimensions and forming forms in these sizes. DLP 3D printing technique, which provides high accuracy in small sizes, has recently shown serious developments in its field. The DLP method has become a prominent technique in biomaterial and tissue engineering applications with its features such as the preparation of composite components in the production of biomaterials, high porosity structure and micron-level sensitivity.Studies up to now, generally the production of ceramic-doped parts has been made with the DLP method and the production process has been described. In the literature, a simple structure was chosen as the lattice in the majority and was completed without comprehensive comparison. In this study, a special mixture was prepared for DLP printing using hydroxyapatite material, which triggers bone formation and has biocompatibility. With this mixture, structures used in bone prostheses and biomaterials were produced. By simulating the porous structure in the bone with these cage structures, it is aimed to gain features such as cell attachment, cell proliferation and lightness in the bone tissue. 4 different designs have been created in lattice production. Both the bioactivity test and the mechanical strength test of these designed lattice were examined on the differences between them. To investigate the mechanical responses, the results of the test applied at quasi-static speed as compression show that the structure with the highest value for the maximum load before fracture is the face-centered cubic lattice. After the bioactivity test, it was observed that the mass difference in the lattices was not very high and was insufficient to compare between the lattice. According to the SEM and XRD results, it shows that the parts produced with HA doped resin are clearly more bioactive than the TCP doped resin and the control group.