KaydedilenlerDerginizi ekleyin

Dergiler / Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi / 2023 / Cilt: 23 Sayı: 1

Lazer-Toz Yatağında Füzyon ile Üretilen Ti6Al4V Gyroid Yapıların Basma Dayanımlarının Nümerik Modellenmesi

Numerical Modeling of Mechanical Strength of Tİ6AL4V Gyroid Structures for Orthopedic Implants

Fatma Nur DEPBOYLU
Özgür POYRAZ
Evren YASA
Feza KORKUSUZ
Sayfa
270–283
Yayın Tarihi
2023-03-01
DOI
—
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Literatüre bakıldığında lazer toz yatağında füzyon ile üretilen gyroid Ti6Al4V yapıların basma testi sonuçları ile karşılaştırılmış ve uyumlu sonuçlar alınmıştır.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Ortopedik metal implantlar fonksiyonun geri kazanılması amacıyla eklem ve kemik dokusunun onarımı sürecinde sağlamlığı korumak için yaygın kullanılır.
📊
Temel Bulgular & Veri:İmplantların yük taşıma işlevi gören bölgeye uygun elastik modül değeri ve vücutta oluşacak olumsuz etkileri önleyici biyouyumluluk özelliklerinin olması, minimum gereksinimlerdir.
💡
Sonuç & Katkı:Literatüre bakıldığında lazer toz yatağında füzyon ile üretilen gyroid Ti6Al4V yapıların basma testi sonuçları ile karşılaştırılmış ve uyumlu sonuçlar alınmıştır.
🔬Tür:Laboratuvar & Saha Deneyi
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:Sonlu Elemanlar Analizi · Ortopedik İmplant · Titanyum

Özet

Ortopedik metal implantlar fonksiyonun geri kazanılması amacıyla eklem ve kemik dokusunun onarımı sürecinde sağlamlığı korumak için yaygın kullanılır. İmplantların yük taşıma işlevi gören bölgeye uygun elastik modül değeri ve vücutta oluşacak olumsuz etkileri önleyici biyouyumluluk özelliklerinin olması, minimum gereksinimlerdir. İdeal implant malzemesi üzerine yaygınlaşmış çalışmalar, yüksek mekanik dayanıklılık ve osteointegrasyon özellikleri nedeniyle titanyum ve titanyum alaşımlı implantlar üzerinedir. Ancak implantasyon sonrası vücutta kalması istenen durumlarda biyoaktiviteyi daha da artırmak ve kemiğin mekanik özelliklerine yaklaşmak amacıyla üçlü periyodik minimal yüzey (ÜPMY) kafes yapısına sahip gözenekli implantlar kullanılır. Çalışma, istenen mekanik özellikleri ve gözenekler arası hücre hareketini sağlamak için kontrollü ÜPMY kafes yapılarından gyroid gözenek yapısına sahip lazer toz yatağında füzyon ile üretimi planlanan Ti6Al4V ilk olarak 40-80% arasında farklı gözeneklilik oranlarında tasarlanmıştır. Ardından her bir tasarım için basma altında mekanik dayanım ve deformasyon davranışlarını sonlu eleman analizi altında incelemeye odaklanılmıştır. Literatüre bakıldığında lazer toz yatağında füzyon ile üretilen gyroid Ti6Al4V yapıların basma testi sonuçları ile karşılaştırılmış ve uyumlu sonuçlar alınmıştır.

Abstract

Metal orthopedic implants are widely used to maintain stability during tissue repair in joint and bone injuries to restore function. Elastic modulus values suitable for the area where the implants carry the load-bearing part and have biocompatibility features that prevent harmful effects on the body are the minimum requirements. Widespread studies on the ideal implant material are on titanium and titanium alloy implants due to their high mechanical strength and osteointegration properties. However, in cases where it is desired to remain in the body after implantation, porous implants with triply periodic minimal surface (TPMS) lattice structures are used in order to increase the bioactivity further and reach the mechanical properties of the bone. In the study, Ti6Al4V with gyroid pore structure, one of the controlled TPMS lattice structures planned to be produced by laser powder bed fusion technology, was designed with different porosity rates between 40-80%. Then, the focus is on examining the mechanical strength and deformation behaviors under compression for each design with the finite element analysis. The results of the study were compared with the compression test of gyroid Ti6Al4V structures produced by laser powder bed fusion from the literature and consistent results were obtained.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

DEPBOYLU, F. N., POYRAZ, Ö., YASA, E., KORKUSUZ, F. (2023). Lazer-Toz Yatağında Füzyon ile Üretilen Ti6Al4V Gyroid Yapıların Basma Dayanımlarının Nümerik Modellenmesi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, Cilt: 23 Sayı: 1, 270–283. https://ajindex.com/articles/920869

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (9)

  1. Ataee A., Li Y., Brandt M., Wen C., 2018. Ultrahigh-strength titanium gyroid scaffolds manufactured by selective laser melting (SLM) for bone implant applications. Acta Materialia, 158, 354-368.
  2. Al-Ketan, O., & Abu Al-Rub, R. K., 2019. Multifunctional mechanical metamaterials based on triply periodic minimal surface lattices. Advanced Engineering Materials, 21(10), 1900524. Balaban, N., Çimenoğlu, H., 2007. Bioactivity Examination Of Titanium And Its Alloys, Thesis (M.Sc.), İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, http://hdl.handle.net/11527/9296
  3. Blanquer, S. B., Werner, M., Hannula, M., Sharifi, S., Lajoinie, G. P., Eglin, D.,. & Grijpma, D. W., 2017. Surface curvature in triply-periodic minimal surface architectures as a distinct design parameter in preparing advanced tissue engineering scaffolds. Biofabrication, 9(2), 025001. Bobbert, F. S. L., Lietaert, K., Eftekhari, A. A., Pouran, B., Ahmadi, S. M., Weinans, H., & Zadpoor, A. A., 2017. Additively manufactured metallic porous biomaterials based on minimal surfaces: A unique combination of topological, mechanical, and mass transport properties. Acta biomaterialia, 53, 572-584.
  4. Burton, H. E., Eisenstein, N. M., Lawless, B. M., Jamshidi, P., Segarra, M. A., Addison, O.,. & Cox, S. C., 2019. The design of additively manufactured lattices to increase the functionality of medical implants. Materials Science and Engineering: C, 94, 901-908.
  5. Challis, V. J., Xu, X., Zhang, L. C., Roberts, A. P., Grotowski, J. F., & Sercombe, T. B., 2014. High specific strength and stiffness structures produced using selective laser melting. Materials & Design, 63, 783-788.
  6. Chatterjee, A., Sapru, B. L., & Awasthi, P. N., 1999. Efficacy of Indigenously manufactured titanium bone plates and screws in maxillofacial surgery. Medical journal, Armed Forces India, 55(4), 287–290. doi:10.1016/S0377-1237(17)30349-0.
  7. Depboylu, F. N., Yasa, E., Poyraz, Ö., Minguella-Canela, J., Korkusuz, F., & De los Santos López, M. A. 2022. Titanium based bone implants production using laser powder bed fusion technology. Journal of Materials Research and Technology, 17,1408-1426.
  8. Deshpande, V. S., Ashby, M. F., & Fleck, N. A., 2001. Foam topology: bending versus stretching dominated architectures. Acta materialia, 49(6), 1035-1040.
  9. Feng, J., Fu, J., Yao, X., & He, Y., 2022. Triply periodic minimal surface (TPMS) porous structures: from multi-scale design, precise additive manufacturing to multidisciplinary applications.