Humerus kırıklarında kullanılan kemik plakalarının eklemeli imalat yöntemi ile üretilebilirliğinin incelenmesi
Yıl: 2019 Cilt: 34 Sayı: 4 Sayfa Aralığı: 2007 - 2016 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.460530 İndeks Tarihi: 06-01-2021
Humerus kırıklarında kullanılan kemik plakalarının eklemeli imalat yöntemi ile üretilebilirliğinin incelenmesi
Öz: Bu çalışmada humerus kırıklarında kullanılan Ti6Al4V titanyum alaşımı kemik plakaların eklemeli imalatyöntemi ile üretilebilirliği araştırılmıştır. Eklemeli imalat yönteminde ideal üretim koşullarının belirlenmesiamacıyla; konumlandırmanın ve ön ısıtma durumunun mekanik özellikler üzerindeki etkisi incelenmiştir. İkiparametre haricindeki üretim parametreleri ve üretim sonrasındaki ısıl işlem uygulamaları tüm deneynumuneleri için standart olarak uygulanmıştır. Deney numuneleri dört farklı konumda (dikey, yatay, 1x45,2x45) ve 2000C sıcaklıkta ön ısıtmalı veya ön ısıtmasız olarak üretilmiş ve belirlenen koşullarda gerilimgiderme ısıl işlemine tabi tutulmuştur. Sonrasında ise eksenel çekme deneyi ile statik ve dinamik (yorulma)olarak üç nokta eğme deneylerine tabi tutulmuştur. Konumlandırma mekanik özellikler üzerinde istatikselolarak anlamlı farklar oluşturmazken, ön ısıtma işlemi dayanım değerlerinin düşmesine neden olmuştur.Ancak, ön ısıtma işlemi sonrasında numunelerin tokluk ve süneklik özelliklerinde genel olarak bir iyileşmeolduğu görülmüştür. Mekanik deneyler neticesinde dikey konumda ve ön ısıtmalı olarak üretilennumunelerin diğerlerine göre daha iyi mekanik özelliklere sahip oldukları tespit edilmiştir. Bu nedenle,kemik plakalar dikey konumda ve ön ısıtmalı olarak üretilmiş sonrasında benzer ısıl işlem uygulamalarındansonra ASTM F382 standardına göre statik ve dinamik olarak dört nokta eğme deneylerine tabi tutulmuştur.Eklemeli imalat yöntemi ile üretilen kemik plakaların sahip oldukları eğilme dayanımı ve yorulmadavranışları ile klinik uygulamalar için humerus kırıklarının tedavisinde önemli bir alternatif olabilecekleriortaya konulmuştur.
Anahtar Kelime: Investigation on manufacturability of bone plates used in humerus fractures by additive manufacturing method
Öz: In this study, the manufacturability of Ti6Al4V titanium alloyed bone plates used in fracture of humerus by additive manufacturing method was surveyed. In order to determine ideal production conditions for additive manufacturing method, the effect of building direction and preheating on mechanical properties was investigated. All the samples were manufactured by using same process parameters and heat treated in same conditions after production. The samples were manufactured on four different building directions (vertical, horizontal, 1x45, 2x45) and two preheating conditions (0 and 2000C). After the heat treatment process completed for stress relieving, they were tested in axial tensile testing and three-point bending testing statically and dynamically. While, the orientation did not make a significant effect on mechanical properties, the strength of samples was affected negatively with preheating process. However, it was seen that the ductility and toughness of samples increased via the preheating process. The sample manufactured with preheating in vertical direction had the highest mechanical properties when compared to the other samples. Thus, the bone plates were manufactured on this condition and heat treated, then they were tested in fourpoint bending testing according to the ASTM F382. It was concluded that the bone plates manufactured by additive manufacturing method had better bending strength and fatigue behavior. They may be an alternative choice for fixation treatments of humerus fractures in clinical applications
Anahtar Kelime: Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
- 1. Benli, S., Aksoy, S., Havıtcıoğlu, H. ve Küçük, M., Evaluation of bone plate with low-stiffness material in terms of stress distribution. Journal of Biomechanics, 41, 3229-3235, 2008.
- 2. Ganesh, V., Ramakrishna, K. ve Ghista, D., Biomechanics of bone-fracture fixation by stiffnessgraded plates in comparison with stainless-steel plates. BioMedical Engineering, 4, 46, 2005.
- 3. Dutta, B. ve Froes, F., The Additive Manufacturing (AM) of titanium alloys. Metal Powder Report, 72 (2), 96-106, 2017.
- 4. Wycisk, E., Solbach, A., Siddique, S., Herzog, D., Walther, F. ve Emmelmann, C., Effects of Defects in Laser Additive Manufactured Ti-6Al-4V on Fatigue Properties. Physics Procedia, 56, 371-378, 2014.
- 5. Huang, S. H., Peng, L., Mokasdar, A., ve Hou, L., Additive manufacturing and its societal impact: a literature review. Int J Adv Manuf Technol, 67, 1191- 1203, 2013.
- 6. Kruth, J., Leu, N., ve Nakagawa, T., Progress in additive manufacturing and rapid prototyping. CIRP Ann-Manuf Techn, 47, 525–540, 1998.
- 7. Popovich, A., Sufiiarov, V., Polozov, I., Borisov, E., ve Masaylo, D., Producing hip implants of titanium alloys by additive manufacturing. International Journal of Bioprinting, 2, 78-84, 2016.
- 8. Salmi, M., Tuomi, J., Paloheimo, K.‐S., Björkstrand, R., Paloheimo, M., Salo, J., Kontio, R., Mesimäki, K. ve Mäkitie, Patient‐specific reconstruction with 3D modeling and DMLS additive manufacturing. Rapid Prototyping Journal, 18 (3), 209-214, 2012.
- 9. Wycisk, E., Emmelmann, C., Siddique, S., ve Walther, F., High Cycle Fatigue (HCF) Performance of Ti-6Al4V Alloy Processed by Selective Laser Melting. Advanced Materials Research, 816-817, 34-139, 2013.
- 10. Konečná, R., Kunz, L., Bača, A., ve Nicoletto, G., Long fatigue crack growth in Ti6Al4V produced by direct metal laser sintering. Procedia Engineering, 160, 69-76, 2016.
- 11. Ali, H., Ma, L., Ghadbeigi, H., ve Mumtaz, K., In-situ residual stress reduction, martensitic decomposition and mechanical properties enhancement through high temperature powder bed pre-heating of Selective Laser Melted Ti6Al4V. Materials Science & Engineering A, 95, 211-220, 2017.
- 12. Vrancken, B., Thijs, L., Kruth, J.-P., ve Humbeeck, J., Heat treatment of Ti6Al4V produced by Selective Laser Melting: Microstructure and mechanical properties. Journal of Alloys and Compounds, 541, 177-185, 2012.
- 13. Mower, T. ve Long, M., Mechanical behavior of additive manufactured, powder-bed laser-fused materials. Materials Science & Engineering A, 651, 198-231, 2016.
- 14. Xie, P., Ouyang, H., Deng, Y., Yang, Y., Xu, J. ve Huang, W., Comparison of conventional reconstruction plate versus direct metal laser sintering plate: an in vitro mechanical characteristics study. Journal of Orthopaedic Surgery and Research, 12, 128-137, 2017.
- 15. Aluede, E., McDonald, E., Jergesen, H., Penoyar, T., ve Calvert, K., Mechanical behaviour of low-cost dynamic compression plates correlates with manufacturing quality standards. Int Orthop., 38, 141-147, 2014.
- 16. ASTM F382, Standard Specification and Test Method for Metallic Bone Plates, ASTM, USA, 2014.
- 17. Król, M., ve Tomasz, T., Surface Quality Research for Selective Laser Melting of Ti-6Al-4V Alloy. Arch. Metall. Material, 61, 945–950, 2016.
- 18. Girardin, E., Barucca, G., Mengucci, P., Fiori, F., Bassoli, E., Gatto, A., Iuliano, L. ve Rutkowski, B., Biomedical Co-Cr-Mo components produced by Direct Metal Laser Sintering. Materials Today: Proceedings, 3, 889-897, 2016.
- 19. Brandl, E., Heckenberger, U., Holzinger, V., ve Buchbinder, D., Additive manufactured AlSi10Mg samples using Selective Laser Melting (SLM): Microstructure, high cycle fatigue, and fracture behavior. Materials and Design, 34, 159-169, 2012.
- 20. Shirurkar, A., Tamboli, A., Jagtap, P., Dondapati, S., ve Davidson, J., Mechanical Behavior of ZM21 Magnesium Alloy Locking Plates – An Experimental and Finite Element Study. Materials Today: Proceedings, 4 (6), 6728-6736, 2017.
| APA | Aycan F (2019). Humerus kırıklarında kullanılan kemik plakalarının eklemeli imalat yöntemi ile üretilebilirliğinin incelenmesi. , 2007 - 2016. 10.17341/gazimmfd.460530 |
| Chicago | Aycan Fatih Humerus kırıklarında kullanılan kemik plakalarının eklemeli imalat yöntemi ile üretilebilirliğinin incelenmesi. (2019): 2007 - 2016. 10.17341/gazimmfd.460530 |
| MLA | Aycan Fatih Humerus kırıklarında kullanılan kemik plakalarının eklemeli imalat yöntemi ile üretilebilirliğinin incelenmesi. , 2019, ss.2007 - 2016. 10.17341/gazimmfd.460530 |
| AMA | Aycan F Humerus kırıklarında kullanılan kemik plakalarının eklemeli imalat yöntemi ile üretilebilirliğinin incelenmesi. . 2019; 2007 - 2016. 10.17341/gazimmfd.460530 |
| Vancouver | Aycan F Humerus kırıklarında kullanılan kemik plakalarının eklemeli imalat yöntemi ile üretilebilirliğinin incelenmesi. . 2019; 2007 - 2016. 10.17341/gazimmfd.460530 |
| IEEE | Aycan F "Humerus kırıklarında kullanılan kemik plakalarının eklemeli imalat yöntemi ile üretilebilirliğinin incelenmesi." , ss.2007 - 2016, 2019. 10.17341/gazimmfd.460530 |
| ISNAD | Aycan, Fatih. "Humerus kırıklarında kullanılan kemik plakalarının eklemeli imalat yöntemi ile üretilebilirliğinin incelenmesi". (2019), 2007-2016. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.460530 |
| APA | Aycan F (2019). Humerus kırıklarında kullanılan kemik plakalarının eklemeli imalat yöntemi ile üretilebilirliğinin incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 34(4), 2007 - 2016. 10.17341/gazimmfd.460530 |
| Chicago | Aycan Fatih Humerus kırıklarında kullanılan kemik plakalarının eklemeli imalat yöntemi ile üretilebilirliğinin incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 34, no.4 (2019): 2007 - 2016. 10.17341/gazimmfd.460530 |
| MLA | Aycan Fatih Humerus kırıklarında kullanılan kemik plakalarının eklemeli imalat yöntemi ile üretilebilirliğinin incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.34, no.4, 2019, ss.2007 - 2016. 10.17341/gazimmfd.460530 |
| AMA | Aycan F Humerus kırıklarında kullanılan kemik plakalarının eklemeli imalat yöntemi ile üretilebilirliğinin incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2019; 34(4): 2007 - 2016. 10.17341/gazimmfd.460530 |
| Vancouver | Aycan F Humerus kırıklarında kullanılan kemik plakalarının eklemeli imalat yöntemi ile üretilebilirliğinin incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2019; 34(4): 2007 - 2016. 10.17341/gazimmfd.460530 |
| IEEE | Aycan F "Humerus kırıklarında kullanılan kemik plakalarının eklemeli imalat yöntemi ile üretilebilirliğinin incelenmesi." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 34, ss.2007 - 2016, 2019. 10.17341/gazimmfd.460530 |
| ISNAD | Aycan, Fatih. "Humerus kırıklarında kullanılan kemik plakalarının eklemeli imalat yöntemi ile üretilebilirliğinin incelenmesi". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 34/4 (2019), 2007-2016. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.460530 |
