Fonksiyonel derecelendirilmiş hibrid kafes yapılarının femoral bileşene uygulanabilirliğinin araştırılması

Günümüzde havacılık, uzay, savunma ve biyomedikal gibi alanlarda geleneksel üretim yöntemlerinin yetersiz kalmasından dolayı eklemeli imalat (Eİ) yöntemleri tercih edilmektedir. Bu yöntemin kullanılması ile birlikte farklı geometrilerde ve gözenek boyutlarında üretimlerin yapılması mümkün hale gelmektedir. Özellikle biyomedikal uygulamalarda kullanılan eklem protezlerinin kullanım ömürlerinin arttırılabilmesi için Eİ yöntemleri ile kafes yapıları üretilmektedir Bu çalışmada fonksiyonel derecelendirilmiş hibrid (FDH) kafes yapılarının femoral bileşene uygulanabilirliği araştırılmıştır. Deneyler kapsamında üçlü periyodik minimal yüzey (ÜPMY) tabanlı ilkel kafes-gyroid (İK-G), hacim merkezli kübik-gyroid (HMK-G) ve ilkel kafes-hacim merkezli kübik (İK-HMK) kafes yapıları tasarlanmıştır. Tasarım sonrası hibrit kafes yapıları dört farklı gözeneklilik katsayısı için fonksiyonel derecelendirme (FD) yüzdesinde (%20-%30-%40-%50) seçici lazer ergitme (SLE) yöntemi kullanılarak üretilmiştir. Kafes yapılarının mekanik performansın belirlenebilmesi için tek eksenli basma testleri yapılmış ve sonlu elemanlar analizi (SEA) sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca üretim kusurları ve hassasiyetinin belirlenebilmesi için ise taramalı elektron mikroskop (SEM) ve micro-CT görüntüleri alınmıştır. Son olarak mekanik performans bakımından en iyi üç FDH kafes yapısı için hücre gelişim deneyleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen basma test sonuçlarında en yüksek elastik modül İK-HMK hibrid kafes yapısında iken enerji emilim kabiliyeti en fazla HMK-G hibrid kafes yapısında ölçülmüştür. Diğer yandan üretim sonrası alınan mikroskop görüntülerinde belirgin bir şekilde yapışmış partikül, merdiven etkisi ve kütle birikimi nedeni ile hem yüzeysel kusurlar ortaya çıkmış hem de boyut hassasiyetini olumsuz yönde etkilediği tespit edilmiştir. Son olarak hücre gelişim sonuçları değerlendirildiğinde İK-G, İK-HMK ve HMK-G hibrid kafes yapılarının tümünde hücre canlılığının %80'in üzerinde olduğu belirlenmiştir. Sonuç olarak FDH kafes yapılarının femoral bileşene uygulanması ile diz eklem protezlerinin ömürlerinin arttırılabileceği önerilmektedir.