3D yazıcılar için polimer esaslı kompozit filament üretimi

Günümüzde birçok alanda kullanılan malzemelere yüklenen görevlere her geçen gün artmaktadır. Özellikle canlı organizmalarda tedavi amaçlı kullanılan ürünlerin yelpazesini genişletmek ve yeni ürünlerin üretilmesi oldukça önemlidir. Günümüzde canlı organizmalar ile uyumlu bir şekilde istenilen işlevi yerine getiren ürünlerin birçoğu, 3D yazıcılarda üretilebilmektedir. Canlı organizmaya yerleştirilen bir biyomalzemenin işlevini doğru bir şekilde yerine getirebilmesi için birden fazla özelliğe sahip olması istenmektedir. Bu ihtiyacı karşılayacak birden fazla hammadden oluşan filamentler ile 3D yazıcılarda çeşitli geometrik şekillere sahip parçalar üretilebilir. Böylece hem üretim maliyeti düşmekte hem de arzu edilen özelliklere sahip ürünler elde edilebilmektedir. Bu tez çalışması kapsamında, biyouyumluluğu iyi olan Polilaktik Asit (PLA), Hidroksiapatit (HA) ve Titanyum dioksit (TiO2) malzemelerin belli oranlarda karıştırılarak FDM 3D yazıcılarda kullanılmak üzere ekstrüzyon yöntemiyle filamentler üretildi. Daha sonra üretilen bu filamentlerin kullanılarak ISO 527-2 5A standardına uygun çekme numuneleri ve 20x20x20 mm ebatlarında küp numuneler baskı sıcaklığı, kenarlık basma hızı ve iç dolgu hızı gibi 3D baskı parametreleri altında 3D yazıcı ile basıldı. Hem ektrüzyon ile üretilen filamentlerin hem de hazır alınan filamentler ile 3D yazıcıdan elde edilen ürünlerin fiziksel, kimyasal ve mekanik özellikleri tespit edildi. Üretilen 3D baskı örneklerinde yapılan çekme, boyutsal, pürüzlülük, XRD, FTIR, SEM, EDX, DSC ve TGA analizlerde, sentetik HA yerine alternatif olarak doğal HA kullanılabileceği gösterilmiştir. Kompozit filamentler ile yapılan 3D baskılarında %0.5-2 boyutsal sapmalar meydana gelmiştir. Kompozitlere ait 3D baskı örneklerinde en fazla pürüzlülük değeri X eksen düzlemlerinde 14.5 µm, Y eksen düzlemlerinde 16.7 µm ve Z eksen düzlemlerinde 14.2 µm olmuştur. DSC analizine göre kompozitlerin camsı geçiş sıcaklığı 68°C ve erime sıcaklığı 165°C civarında elde edilmiştir. Çekme analizine göre gerilme mukavemeti ve kırılma gerilimi en fazla 220°C baskı sıcaklığı, 2880 mm/dak baskı hızı ile %95 PLA, %4 HA ve %1 TiO2 karışımından elde edildi. Maksimum gerilme 62.4 N/mm2 ve kopma uzaması ise 1.76 mm olarak elde edildi.