Biyomalzeme üretimi için kullanılabilecek 4 boyutlu yazıcı tasarımı ve imalatı

Abstract

Bu tez çalışmasında biyouyumlu malzemelerin üretimi için alışılagelmiş kartezyen eksenlerinin haricinde tablada bulunan ve ekseni etrafında dönen dördüncü eksene sahip, nesneleri ultraviyole (UV) enerjisi ile kürleyebilen, dört boyutlu (4D) eklemeli imalat cihazı tasarımı ve üretimi gerçekleştirilmiş ve performansı değerlendirilmiştir. Bu kapsamda çeşitli mekanik ve elektronik aksesuar veya bileşenlerin teorik ve teknik detayları verilmiştir. 4D eklemeli imalat cihazı nesnelerin özelliklerinin atmosfer koşullarından etkilenmesini engellemek amacıyla atmosferden yalıtılmış bir ortamda çalışmaktadır. 4D eklemeli imalat cihazında var olan dördüncü eksen ile hem döner kaplama (spin coating) hem de imalata esneklik kazandırılması amaçlanmıştır. 4D eklemeli imalat cihazı kullanılarak ultraviyole (UV) ışın altında poli(2-hidroksietil metakrilat) üretilmiş ve mekanik özellikleri, incelenmiştir. 4D eklemeli imalat cihazında üretilen numunelerden elde edilen sonuçların daha anlamlı olması için, sonuçlar alışılagelmiş 3D kartezyen eksenlere sahip cihazda üretilen numune ile karşılaştırılmıştır. 4D eklemeli imalat cihazında üretilen numunenin çekme dayanımının %11,53 daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Üretilen polihidroksietilmetakrilatın (pHEMA) istenilen geometriyi elde etmek amacıyla polivinil alkol (PVA) kalıp malzemesi kullanılmıştır.

In this thesis, a four-dimensional (4D) additive manufacturing device with a fourth axis rotating around its axis apart from the usual Cartesian axes for the production of biocompatible materials was designed and manufactured. In this context, theoretical and technical details of various mechanical and electronic accessories or components are given. The 4D additive manufacturing device works in an environment isolated from the atmosphere in order to prevent the properties of materials from being affected by atmospheric conditions. The fourth axis of the 4D additive manufacturing device used in the study is aimed at providing flexibility to both spin coating and manufacturing. For the verification process of device, poly(2-hydroxyethyl methacrylate) was produced under ultraviolet (UV) light by using the 4D additive manufacturing device, and its mechanical properties were examined. For the results obtained from the samples produced in the 4D additive manufacturing device to be more meaningful, the results were compared with the sample produced in the device with the 3D conventional cartesian axes. The tensile strength of the sample produced in the 4D additive manufacturing device is 11,53% higher. In order to obtain the desired geometry of the Polyhydroxyethylmethacrylate (pHEMA) produced, polyvinyl alcohol (PVA) mold material was used.