Polimer Esaslı Ayak Ortezlerinin Mekaniksel Davranışlarının Sonlu Elemanlar Yöntemi Kullanılarak Tahmini

Abstract

3B baskı alanındaki teknolojik gelişmeler son yıllarda hızlı bir şekilde büyüyerek birçok sektörde kullanılmaya başlanmıştır. 3B baskı, tasarım süreçlerini ve tasarımlara ait prototiplerin imalat süreçlerini hızlandırmaktadır. Tasarım optimizasyonu ve karmaşık modellerin imalatında, geleneksel imalat yöntemlerinin aksine daha düşük maliyetlerle günler yerine saatler içinde yapılabilmektedir. Bunun yanısıra 3B baskı, farklı özelliklere sahip malzemelerle kişiye özel, fonksiyonel ve güvenilir biyomekanik modellerin tasarlanarak imalatına olanak tanımakta ve istenen mekanik özelliklerin önceden tahmin edilebilmesi için sonlu elemanlar yöntemiyle birleştirilebilmektedir. Yapılan çalışmada da 3B baskıda kullanılan PLA, ABS ve PETG olmak üzere 3 farklı polimerin, tasarlanan bir ayak ortezine ait mekanik özelliklerin baskı öncesinde tahmin edilebilmesine yönelik simülasyonu bu yöntemle gerçekleştirilmiştir. Yetişkin bir birey referans alınarak sınır koşulları ve uygulanması gereken eksenel kuvvetler belirlenerek, 3 farklı polimer için toplam deformasyon, eşdeğer (Von-Mises) gerilimi ve güvenlik faktörü ANSYS programı ile analiz edilerek simüle edilmiştir. Simülasyon sonuçlarına göre, karşılaştırmalı olarak incelenen polimerler arasında eksenel olarak uygulanan kuvvetleri en iyi sönümlemeyi gerçekleştiren polimerin, ABS olduğu tespit edilmiştir. Diğer iki polimer malzeme arasında ise sönümlemeyi en iyi sağlayan polimer sırasıyla PETG, PLA şeklinde olduğu sonucuna varılmıştır.