Yıl: 2018 Cilt: 33 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 127 - 144 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 29-07-2022

Ti6Al4v toz alaşımı kullanılarak SLS ile üretilen geçişli (değişken) gözenekli numunelerin mekanik özelliklerinin incelenmesi

Öz:
Günümüzde eklemeli imalat teknolojilerinin gelişmesine bağlı olarak, bu imalat yönteminde kullanılabilenmalzeme çeşidi de oldukça artmış ve titanyum alaşımları da bu alanda yerini almıştır. Eklemeli imalat teknolojisisayesinde geleneksel imalat yöntemleri ile üretimi mümkün olmayan geometriler oluşturularak, protez veimplantlarda "kişiye özel"lik kavramı doğmuş ve hastanın kusurlu bölgesine daha uyumlu, aynı zamanda dahahafif implantların üretilebilmesi mümkün hale gelmiştir. Geleneksel yöntemlerle imal edilen metalik implantlarınrijitliklerinin içine ya da üzerine yerleştirildiği kemiğe göre daha yüksek olması, zaman içerisinde implantçevresindeki kemik dokuda tahribat oluşturabilmektedir. Kemiklere yerleştirilecek implantların elastikiyetlerininkemiğe yakın olması beklenmektedir. Eklemeli imalat teknolojileri sayesinde implantların iç bölgesinde kontrollügeçişli gözenekli (poroz) mikro yapılar oluşturulabilmektedir. Böylece, kullanım yerinde yeterince dayanıklı,rijitliği düşürülmüş, hafif implantlar üretilebilmekte ve gözeneklendirilmiş yüzeyleri sayesinde kemik doku gelişimini artırarak kullanım yerindeki kemikle iyi bir osseointegrasyon sağlamaktadırlar. Bu çalışmada, seçicilazer sinterleme yöntemiyle farklı parametrelerde üretilmiş deney numunelerinin mekanik özellikleri incelenmiştir.Numunelerin dış yüzeyi kontrollü gözenekli (yarım küresel/eliptik vs.) geometri ile pürüzlendirilmiş ve iç bölgesiise geçişli (değişken) gözenekli şekilde tasarlanmıştır. Çekme dayanımları, basma dayanımları, darbe dirençleri vesertlikleri ölçülerek en iyi parametre/parametreler belirlenmiştir. Farklı tarama stratejileri, farklı parametrelerkullanılarak elde edilen sonuçlar literatürle kıyaslanmıştır
Anahtar Kelime:

Examining of mechanical properties of transitive (variable) porous specimens produced by SLS using ti6Al4v alloy powder

Öz:
Nowadays depending on improvement of additive manufacturing technologies, materials variety that can be used in this manufacturing method has been raised and titanium alloys also took part in this area. With the additive manufacturing technology, by creation of geometries whose production is not possible with conventional manufacturing methods, “personal implant” concept has arised and it has become possible to produce implants which are lighter and more compatible to the patient’s defective area. Being higher of the rigidities of metallic implants produced by traditional manufacturing methods, according to the bones they were located in, may cause devastation on bone tissues around the implant in time. The elasticity of the implant to be implanted into the bone, is expected to be close to the bone. It can be created controlled transitive micro porous structures inside the implants thanks to additive manufacturing technologies. So, much more durable and light implants can be produced and they provide more osseointegration with the bone in located area by the help of their porous surfaces. In this study, mechanic properties of test specimens were examined which were produced by selective laser sintering using different parameters. Outer surfaces of the specimens have roughened with controlled porosity (semi spherical / elliptic geometry etc.) and inner region of the specimens were designed with transitive (variable) porosity. Tensile strenghts, compressive strenghts, impact resistances and hardnesses of the all specimens were measured and the best manufacturing parameter/parameters were determined. Results obtained from using different scanning strategies and different parameters were compared with literature .
Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • 1. Enderle J.D., Blanchard M.S., Bronzino D.J., Biomaterials, Introduction to Biomedical Engineering, Academic Press, ABD, 220-222, 2012.
  • 2. Nasab M.B., Hassan, M.R. Metallic Biomaterials of Knee and Hip - a review, Trends in Biomaterials and Artificial Organs, 24 (1), 69-82, 2010.
  • 3. Walter M.J., Stainless Steel for Medical, (2006). http://www.veridiam.com/articles/article3.pdf. Yayın tarihi 2006. Erişim tarihi Mart 15, 2010.
  • 4. Wang W., Ouyang Y., Poh C.K., Orthopaedic Implant Technology: Biomaterials fromPast to Future Review Article, Academy of Medicine, 40 (5), 237-244, 2011.
  • 5. Oliveira M., Hussain N.S., Dias A.G., Lopes M.A., Azevedo L., Zenha H., et al., 3-D Biomodelling Technology for Maxillofacial Reconstruction, Material Scientific Engineering, 28,1347-51, 2008.
  • 6. İşoğlu İ.A., v.d., Biyomalzemeler, Biyomedikal Mühendisliğinin Temelleri, Asyalı M.H., Nobel Yayınevi, Ankara, 1, 395-450, 2014.
  • 7. Schmoelz W., Implant Materials in Spinal Surgery, Manual of Spine Surgery, SpringerHeidelberg, 17-21, 2012.
  • 8. ASM International. Biomaterials in Orthopaedic Surgery. http://www.asminternational.org/content/ASM/StoreFil es/05233G_Sample_Chapter.pdf. Yayın tarihi 2009. Erişim tarihi: Ocak 16, 2018.
  • 9. Güven Ş.Y., Biyouyumluluk ve Biyomalzemelerin Seçimi, Süleyman Demirel Üniversitesi Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 2 (3), Isparta, 303-311, 2014.
  • 10. Niinomi M., Nakai M., Titanium-Based Biomaterials for Preventing Stress Shielding Between Implant Devices and Bone., International Journal of Biomaterials., 2011:836587.,doi:10.1155/2011/836587. 2011.
  • 11. Taniguchi N., vd., Effect of Pore Size on Bone Ingrowth into Porous Titanium Implants Fabricated by Additive Manufacturing: An in vivo experiment, Materials Science and Engineering C, 59, 690-701, 2016.
  • 12. Chen Q., Thouas G.A., Metallic Implant Biomaterials, Materials Science and Engineering R, 87, 1-57, 2015.
  • 13. Parthasarathy J., 3D Modeling, Custom Implants and its Future Perspectives in Craniofacial Surgery. Ann. Maxillofac. Surg., 4, 9-18, 2014.
  • 14. Van Bael S., vd., The Effect of Pore Geometry on the In Vitro Biological Behavior of Human Periosteumderived Cells Seeded on Selective Laser-Melted Ti6Al4V Bone Scaffolds, Acta Biomaterialia, 8, 2824- 2834, 2012.
  • 15. Gao W., vd., The status, challenges, and future of additive manufacturing in engineering, ComputerAided Design, 69, 65-89, 2015.
  • 16. Astm standard F2792-12a. Standard Terminology for Additive Manufacturing Technologies. http://www.astm.org/Standards/F2792.htm. Yayın tarihi: 2015. Erişim Tarihi: Ocak 16, 2018.
  • 17. Song B., Dong S., Deng S., Liao H., Coddet C., Microstructure and Tensile Properties of Iron Parts Fabricated by Selective Laser Melting. Optics & Laser Technology, 56, 451-460, 2014.
  • 18. Data from EOS, Additive Manufacturing in the Medical Field, EOS. E-Manufacturing Solutions. http:// gpiprototype.com/images/PDF/EOS_Titanium_Ti64_e n.pdf. Yayın tarihi Kasım, 2011. Erişim tarihi Ocak 16, 2018.
  • 19. Ivy I. Skeletal tissue. http://www.glogster.com /jen2092293/ skeletal-system/ g-6m2dfs8e6u1361 kaq4fqea0. Yayın tarihi 2005. Erişim tarihi Temmuz 2016.
  • 20. Yusuf S.M., Gao N., Influence of Energy Density on Metallurgy and Properties in Metal Additive Manufacturing. Materials Science and Technology, 1- 21, 2017.
  • 21. Prashanth K.G., vd., Is The Energy Density a Reliable Parameter for Materials Synthesis by Selective Laser Melting?, Materials Research Letters. Taylor & Francis, 5 (6), 386-390, 2017.
  • 22. Alavi vd., Optimization of Process Parameters in MicroEDM of Ti-6Al-4V Based on Full Factorial Design. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology,1-21, 2017.
  • 23. Xuezhi vd., Parameter Optimization for Ti-47Al-2Cr2Nb in Selective Laser Melting Based on Geometric Characteristics of Single Scan Tracks)., Optics & Laser Technology, 90,71-79, 2017.
  • 24. AlMangour B., Grzesiak D., Yang J. M., Effect Of Scannıng Methods in The Selectıve Laser Melting Of 316L/TiC Nanocomposities, Solid Freeform Fabrication 2016: Proceedings of the 26th Annual International, 566-573, 2016.
  • 25. EOS GmbH, Operation-EOSINT M 280/PSW3.6, 10.12, Almanya, 2012.
  • 26. Song B., Dong S., Deng S., Liao H., Coddet C., Microstructure and Tensile Properties of Iron Parts Fabricated by Selective Laser Melting. Optics & Laser Technology, 56, 451-460, 2014.
  • 27. Yadroitsev I., Gusarov A., Yadroitsava I., Smurov I., Single Track Formation in Selective Laser Melting of Metal Powders. Journal of Materials Processing Technology, 210 (12), 1624-1631, 2010.
  • 28. Kruth J.P., Levy G., Klocke F., Childs T.H.C., Consolidation Phenomena in Laser and Powder-Bed Based Layered Manufacturing. Annals of the CIRP, 56, 2, 730-759, 2007.
  • 29. Gusarov A.V., Yadroitsev I., Bertrand Ph., Smurov I.I., Heat Transfer Modelling and Stability Analysis of Selective Laser Melting. ELSEVIER, Applied Surface Science, 254, 975-979, 2007. Kayacan ve ark. / Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University 33:1 (2018) 127-143 143
  • 30. Murr L.E., vd., Characterization of Ti-6Al-4V Open Cellular Foams Fabricated by Additive Manufacturing Using Electron Beam Melting, Materials Science and Engineering A, 527, 1861-1868, 2010.
  • 31. Puebla P., vd., Effect of Melt Scan Rate on Microstructure and Macrostructure for Electron Beam Melting of Ti-6Al-4V, Materials and Sciences and Applications, 3, 259-264, 2012.
  • 32. MatWeb Material Property Data. http://www.matweb.com/search/datasheet.aspx?MatG UID=c4297fb8f1094da 189732c224e3be1ed. Yayın tarihi 2016. Erişim tarihi Temmuz 2016.
  • 33. Kasperovich G., Hausmann J., Improvement of Fatigue Resistance and Ductility of TiAl6V4 Processed by Selective Laser Melting, Journal of Materials Processing Technology, 220, 202-214, 2015.
APA KAYACAN M, Delikanlı Y, Duman B, ÖZSOY K (2018). Ti6Al4v toz alaşımı kullanılarak SLS ile üretilen geçişli (değişken) gözenekli numunelerin mekanik özelliklerinin incelenmesi. , 127 - 144.
Chicago KAYACAN MEHMET CENGİZ,Delikanlı Yunus Emre,Duman Burhan,ÖZSOY Koray Ti6Al4v toz alaşımı kullanılarak SLS ile üretilen geçişli (değişken) gözenekli numunelerin mekanik özelliklerinin incelenmesi. (2018): 127 - 144.
MLA KAYACAN MEHMET CENGİZ,Delikanlı Yunus Emre,Duman Burhan,ÖZSOY Koray Ti6Al4v toz alaşımı kullanılarak SLS ile üretilen geçişli (değişken) gözenekli numunelerin mekanik özelliklerinin incelenmesi. , 2018, ss.127 - 144.
AMA KAYACAN M,Delikanlı Y,Duman B,ÖZSOY K Ti6Al4v toz alaşımı kullanılarak SLS ile üretilen geçişli (değişken) gözenekli numunelerin mekanik özelliklerinin incelenmesi. . 2018; 127 - 144.
Vancouver KAYACAN M,Delikanlı Y,Duman B,ÖZSOY K Ti6Al4v toz alaşımı kullanılarak SLS ile üretilen geçişli (değişken) gözenekli numunelerin mekanik özelliklerinin incelenmesi. . 2018; 127 - 144.
IEEE KAYACAN M,Delikanlı Y,Duman B,ÖZSOY K "Ti6Al4v toz alaşımı kullanılarak SLS ile üretilen geçişli (değişken) gözenekli numunelerin mekanik özelliklerinin incelenmesi." , ss.127 - 144, 2018.
ISNAD KAYACAN, MEHMET CENGİZ vd. "Ti6Al4v toz alaşımı kullanılarak SLS ile üretilen geçişli (değişken) gözenekli numunelerin mekanik özelliklerinin incelenmesi". (2018), 127-144.
APA KAYACAN M, Delikanlı Y, Duman B, ÖZSOY K (2018). Ti6Al4v toz alaşımı kullanılarak SLS ile üretilen geçişli (değişken) gözenekli numunelerin mekanik özelliklerinin incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 33(1), 127 - 144.
Chicago KAYACAN MEHMET CENGİZ,Delikanlı Yunus Emre,Duman Burhan,ÖZSOY Koray Ti6Al4v toz alaşımı kullanılarak SLS ile üretilen geçişli (değişken) gözenekli numunelerin mekanik özelliklerinin incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 33, no.1 (2018): 127 - 144.
MLA KAYACAN MEHMET CENGİZ,Delikanlı Yunus Emre,Duman Burhan,ÖZSOY Koray Ti6Al4v toz alaşımı kullanılarak SLS ile üretilen geçişli (değişken) gözenekli numunelerin mekanik özelliklerinin incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.33, no.1, 2018, ss.127 - 144.
AMA KAYACAN M,Delikanlı Y,Duman B,ÖZSOY K Ti6Al4v toz alaşımı kullanılarak SLS ile üretilen geçişli (değişken) gözenekli numunelerin mekanik özelliklerinin incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2018; 33(1): 127 - 144.
Vancouver KAYACAN M,Delikanlı Y,Duman B,ÖZSOY K Ti6Al4v toz alaşımı kullanılarak SLS ile üretilen geçişli (değişken) gözenekli numunelerin mekanik özelliklerinin incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2018; 33(1): 127 - 144.
IEEE KAYACAN M,Delikanlı Y,Duman B,ÖZSOY K "Ti6Al4v toz alaşımı kullanılarak SLS ile üretilen geçişli (değişken) gözenekli numunelerin mekanik özelliklerinin incelenmesi." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 33, ss.127 - 144, 2018.
ISNAD KAYACAN, MEHMET CENGİZ vd. "Ti6Al4v toz alaşımı kullanılarak SLS ile üretilen geçişli (değişken) gözenekli numunelerin mekanik özelliklerinin incelenmesi". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 33/1 (2018), 127-144.