Reliability and Cyclic Testing of 3D-Printed Polyamide Actuators for Opto-medical imaging
Opto-medikal görüntülemede kullanilan 3 boyutlu yazici ile üretilmiş polyamid eyleyicilerin güvenilirliği ve döngü testi
- Tez No: 556582
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ONUR FERHANOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 63
Özet
Mikro-elektro-mekanik sistemler (MEMS) birçok teknolojik yenilikte önemli bir bileşendir. MEMS üretim teknolojisi, seri üretim yöntemlerini yüksek hassasiyetle uygulama ve optik bileşenlere çok çeşitli optik işlevler ekleme yeteneği sunar. Çalıştırma ve tarama mekanizmaları, opto-medikal görüntüleme sistemlerinde önemli rol oynamaktadır. Mikro aynalar, büyük sapma açıları ve mükemmel doğrusallık elde etmek için, elektromanyetik aktüatörler kullanan mikroelektromekanik sistemler (MEMS) ile geliştirilmiştir. MEMS'in yüksek sıcaklıklara veya neme, şoklara veya titreşimlere maruz kaldığında sert çevre koşullarında işlevini yapması beklenir. Ekonomik uygulamaların yanı sıra insan sağlığını ve yaşamını etkileyen biyomedikal uygulamalarda MEMS'in güvenilir şekilde çalışması büyük önem taşımaktadır. Bununla birlikte, uygulama aşamasına geçmeden önce optimum performans elde etmek için yaşam döngüsü, tarama açısı, malzeme özellikleri, çalışma aralıkları ve güç tüketimi gibi diğer temel prensipleri anlamak önemlidir. Sensör ve eyleyici cihazlarının imalatında hali hazırda kullanılmakta olan, 3 Boyutlu yazıcı ile baskı, düşük maliyetli, yüksek verimli ve yüksek hızlı bir üretim tekniğidir. Dinamik 3B baskı ile aktüatörlerin gelişmesiyle birlikte, güvenilirlik, değişkenlik ve yorgunluğun araştırılması çok önemli bir konu haline geldi. Bu tez, MEMS'in mekanik özellikleri üzerinde döngü testine bağlı değişimin anlaşılmasını amaçlamaktadır. Bu neden ile 10 x 10 mm2 boyutta 3B baskı ile poliamid tabanlı lazer tarama elektromanyetik eyleyiciler üretilerek döngüsel teste tabi tutuldu. Bu örnekler için rezonans yorgunluk testleri, rezonans genlik aralığı değiştirilerek elde edildi. Test edilen eyleyiciler, MEMS emsallerine göre kompakt boyut ve yüksek tarama açıları sunar. N=15 tane tarayıcı 40-80 ° aralığında 5 farklı toplam optik tarama açısında test edildi ve kullanım ömürlerini (up to 108 cycles ≈ 10), tarama açıları ve mekanik rezonanslarındaki değişkenliği gözlemledik. Tüm çıktılar dikkate alındığında, 3D baskılı poliamid eyleyiciler, tek kullanımlık opto-tıbbi görüntüleme ünitelerinde kısa süreli kullanım için düşük maliyetli alternatif olarak gelecek vaat etmektedir.
Özet (Çeviri)
Micro-electro-mechanical systems (MEMS) are a significant component in many technological innovations. MEMS manufacturing technology offers the ability to apply mass production methods with high precision and the ability to add a wide range of optical functionality to optical components. Actuation and scanning mechanisms have played important roles in Opto-medical imaging systems. Micromirrors have been developed with microelectromechanical systems (MEMS) using electromagnetic actuators to obtain great deflection angles and excellent linearity. MEMS is expected to perform its functions under harsh environmental conditions when exposed to high temperatures or moisture, shocks or vibrations. Reliable operation of MEMS is of great importance in biomedical application affecting human health and life besides the in economic applications. Nonetheless, it is important to understand other basic principles such as the life cycle, scanning angle, material properties, working intervals and power consumption to achieve optimum performance before proceeding to the implementation phase. 3D printing is a rapidly emerging low-cost, high-yield and high-speed manufacturing technique that has already been utilized in fabricating sensor and actuator devices. With the development of dynamic 3D-printed actuators, reliability, variability and fatigue have become crucial aspects to investigate. This thesis was aimed at deepening the understanding of micro scanner cycling test and related effects on the mechanical properties of MEMS. Therefore, we investigate the cyclic fatigue for 10 x 10 mm2 sized 3D printed polyamide based laser scanning electromagnetic actuators. Resonant fatigue tests were carried out for these specimens by changing the amplitude range of resonance. The tested actuators offer compact size and high-scan angles, comparable to their MEMS counterparts. We've tested N=15 devices, at 5 different total optical scan angles between 40-80 ° degrees and observed their lifetimes (up to 108 cycles ≈ 10) as well as the variability in their scan angle and mechanical resonance. With an all things considered, 3D printed polymeric actuators are promising low-cost alternatives for short-term use in disposable Opto-medical imaging units.
Benzer Tezler
- Crack propagation during actuation cycles of the nitihf high temperature shape memory alloys
Nitihf yüksek sıcaklık şekil hafızalı alaşımların aktüasyon döngüleri sırasında çatlak ilerlemesi
MERİÇ EKİCİLER
Doktora
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BENAT KOÇKAR
- V42 önerisiyle MNP protokolünün karşılaştırmalı olarak incelenmesi ve MNP4 protokolünün benzetimi
V42 Recommendation and MNP protocol
AHMET BOZKURT
Yüksek Lisans
Türkçe
1993
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiDOÇ.DR. BÜLENT ÖRENCİK
- Kauçuk ömür testi için bir test düzeneğinin validasyonu
Validation of a rubber fatigue life test rig
BAYBORA ÇORBACIOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Otomotiv Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPER TOLGA ÇALIK
- Investigation of in-plane and out-of-plane seismic behavior of aac infill walls with innovative bed-joint reinforcement configurations
Yenilikçi derz donatıları ile imal edilen gazbeton bölme duvarların düzlem içi ve düzlem dışı doğrultudaki deprem davranışının incelenmesi
ÖMER FARUK HALICI
Doktora
İngilizce
2023
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPER İLKİ
- Çevrimsel durağanlık tabanlı uzay-zaman blok kod zamanlaması kestirimi
Cyclostationarity based space-time block code timing estimation
SERHAT GÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ALİ ÇIRPAN