Düzgün tasarımlı ve voronoi kemik iskele yapılarının tasarımı, üretimi ve sonlu elemanlar analizi ile karşılaştırılması
Design, production and comparison of regular and voronoi bone scaffold structures using finite element analysis
- Tez No: 952793
- Danışmanlar: DOÇ. DR. DAVER ALİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karabük Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
İyi bir kemik ikamesi geliştirmek için mekanik bütünlük ile biyolojik işlevsellik arasında denge kuran iskele geometrilerinin seçimi büyük önem taşımaktadır. Bu durum, iskele tasarımlarında en uygun geometrinin ve gözeneklilik oranının belirlenmesinin önemini ortaya koymaktadır. Bu çalışmada, eklemeli imalat yöntemiyle farklı porozitede (%50, %60, %70 ve %80) üretilen üç farklı gözenekli iskele yapısının (Voronoi, Schwarz ve Diamond) mekanik performansları araştırılmıştır. İskele yapıları parametrik modelleme araçları kullanılarak tasarlanmış, PLA malzemeden üretilmiş ve hem deneysel basma testi hem de sonlu elemanlar analiziyle mekanik özellikleri incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar hem iskele geometrisinin hem de gözenekliliğin mekanik özellikler üzerinde önemli rol oynadığını göstermiştir. Her dört farklı gözeneklilikte Diamond iskele en yüksek von Mises gerilmeyi, Schwarz iskele ise en yüksek efektif elastik modülü sergilemiştir. Doğal kemik yapısını mimik eden düzensiz mimarisi nedeniyle Voronoi iskele, mekanik olarak daha düşük dayanım göstermiştir. Artan gözeneklilik, mekanik dayanım ve rijitlikte azalmaya neden olmuş, bu da kemik doku mühendisliğinde gerilme yığımı etkisini azaltmak açısından avantajlı olmaktadır. Deneysel testler ile sonlu elemanlar analizi sonuçları arasındaki yakın uyum, hesaplamalı modellerin güvenilirliğini desteklemiştir. Bu bulgular, biyomekanik performansın artırılması ve kemik-implant bütünleşmesinin iyileştirilmesi amacıyla iskele tasarımı ve doğru seçim yapmaya yönelik ışık tutmaktadır.
Özet (Çeviri)
To develop an adequate bone substitute, selecting scaffold geometries that balance mechanical integrity and biological functionality is crucial, and this highlights the importance of determining the most suitable geometry and porosity in scaffold design. This study investigated the mechanical performance of three different porous scaffold structures (Voronoi, Schwarz, and Diamond) fabricated at varying porosity (50%, 60%, 70%, and 80%) using additive manufacturing. The scaffold structures were designed using parametric modeling tools fabricated from PLA material, and their mechanical properties were examined through experimental compression testing and finite element analysis. The results demonstrated that scaffold geometry and porosity play significant roles in mechanical performance. The Diamond scaffold exhibited the highest von Mises stress among the three architectures, while the Schwarz scaffold showed the highest effective elastic modulus. Due to its irregular architecture that mimics natural bone structure, the Voronoi scaffold exhibited lower mechanical strength. Increasing porosity led to a reduction in mechanical strength and stiffness, which is advantageous in bone tissue engineering as it helps mitigate stress shielding effects. The close agreement between experimental tests and finite element analysis results supports the reliability of computational models. These findings provide valuable insights for scaffold design and selection to enhance biomechanical performance and improve bone-implant integration.
Benzer Tezler
- Design and fabrication of scaffolds for bone with regular and irregular voronoi architectures; characterization of their mechanical performance experimentally and using finite element analysis
Düzenli ve düzensiz voronoi mimarilerine sahip kemik iskelelerinin tasarımı ve üretimi; mekanik özelliklerinin deneysel ve sonlu elemanlarla analizi
ALAA HUSSEIN HAMMAD ALHELAL
- Design & implementation of a scanning platform for mobile robotics
Mobil robotlar için tarama platformunun tasarımı ve uygulaması
GÖKHAN ASLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BUĞRA KOKU
YRD. DOÇ. DR. ERHAN İLHAN KONUKSEVEN
- Düzlemsel dizim nüveli kuru tip dağıtım transformatörü ile üçgen sarma nüveli kuru tip dağıtım transformatörünün sonlu elemanlar yöntemiyle karşılaştırılması
Comparison of planar stacked core dry type distribution transformer and triangle wound core dry type distribution transformer whith finite element method
TURAB SALAHLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ATABAK NAJAFI
- Biyoklimatik tasarım kriterleri kapsamındageleneksel türk evinin incelenmesi
Examination of the traditional turkish house within the scope of bioclimatic design criteria
SENA DÜZGÜN