AI Summary & Key Takeaways
AI InsightThe contact angle of samples cannot be measured, so it can be concluded that 3D printed material showed a super‐hydrophilic property.
📌 3 Key Takeaways
Abstract
3D printed calcium sulfate (CS) is a promising material for on custom bone substitutes. Since it dissolves easily in body fluids, manufactured samples require to being improved to reduce solubility. The main aim of this study was reducing the dissolubility of CS based samples by using sintering and investigating the effect of heat treatment on their physical, chemical and structural properties. To observe the effect of heat treatment on samples, contact angles were measured, X‐Ray diffraction analysis (XRD) was performed, and scanning electron microscope (SEM) micrographs were captured before and after the sintering process, and the results were compared. Furthermore, sintered and non‐sintered samples were soaked in phosphate buffered saline (PBS) to observe the impact of sintering on the solubility of the material. Also, three different pore sized scaffolds were manufactured to test the limits of the 3D printer for manufacturing of scaffolds with open pores. Sintering process results in a volume reduction and according to SEM results, CS grains were fused together after heat treatment. Although non‐sintered CS sample starts to dissolve in high rate and nearly 1/3 of the sample was at the bottom of the glass in a matter of minutes, sintering creates more rigid structure and there were not visible dissolution in PBS at the end of a week. The contact angle of samples cannot be measured, so it can be concluded that 3D printed material showed a super‐hydrophilic property. XRD diagram suggested that there is not any new phase created in the printing and sintering processes except related hydrates of CS. As a result of the 3D printing, 500 µm, 750 µm and 1000 µm pore sized scaffolds were manufactured, successfully. However, it was seen that 500 µm pores could not be open by using depowdering after the printing process.
Özet
3 boyutlu yazdırılmış kalsiyum sülfat (KS), kişiye özel kemik uygulamaları için umut verici bir malzemedir. Bununla birlikte bu malzemenin suya olan düşük dayanıklılığı nedeni ile vücut sıvıları içerisinde kolayca çözünebilmektedir ve bu çözünürlüğün azaltılması için malzemenin geliştirilmesine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmanın asıl amacı, sinterleme işlemi ile KS bazlı örneklerin çözünürlüğünü azaltmak ve bu ısıl işlemin malzemenin fiziksel, kimyasal ve yapısal özellikleri üzerine olan etkisini araştırmaktır. Isıl muamelenin örnekler üzerine olan etkisini incelemek amacı ile sinterleme işlemi öncesi ve sonrası örneklere temas açısı, X ışınları kırınımı (XRD) analizleri uygulanmış, örnek yüzeylerinin taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüleri alınmış ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Ayrıca, sinterleme işleminin malzeme çözünürlüğü üzerine olan etkisini incelemek amacı ile sinterlenmiş ve sinterlenmemiş örneklerin fosfat tamponlu tuz (PBS) içerisindeki çözünürlükleri gözlemlenmiştir. Ayrıca çalışma kapsamında 3 farklı gözenek çapında iskeleler üretilmiş ve 3 boyutlu yazıcının açık gözenekli iskele üretmedeki limitleri belirlenmiştir. Sinterleme işlemi örneklerin hacmen azalmasına neden olurken, SEM görüntülerine göre KS parçacıkları ısıl işlem sonrasında kaynaşmışlardır. PBS içerisinde sinterlenmemiş KS örneklerinin yaklaşık üçte biri dakikalar içerisinde çözünerek dibe çökerken, sinterleme işlemi örnekleri daha kararlı hale getirmiş ve bir hafta PBS içerisinde bekleyen örneklerde gözle görülür bir çözünmeye rastlanmamıştır. Temas açısı ölçüm sonuçları malzemenin ısıl işlem öncesi ve sonrası süper hidrofilik karakterde olduğunu göstermektedir. XRD diyagramı, 3B yazdırma ve sinterleme işlemleri sonucu KS’nin sulu bileşikleri dışında yeni bir faza rastlanmadığını göstermiştir. 500 µm, 750 µm ve 1000 µm gözenekli iskeleler 3B olarak başarılı bir şekilde yazdırılmıştır. Fakat 500 µm gözenekli iskele yazdırma işlemi sonrası bağlanmamış tozların uzaklaştırılması basamağında başarılı bir sonuç vermemiş ve açık gözenekler elde edilememiştir.