Design and fabrication of a 3D printed acoustofluidic micropump for biomedical and lab-on-chip applications
Biyomedikal ve çip üstü laboratuvar uygulamaları için 3D baskılı akustoakışkan mikropompanın tasarımı ve üretimi
- Tez No: 972070
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SİNAN GÜÇLÜER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Mikro akışkanlar, Mikrofiltrasyon, Üç boyutlu baskı, Microfluidics, Microfiltration, 3D printing
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Aydın Adnan Menderes Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışması, masaüstü bir füzyon biriktirmeli imalat (FDM) yazıcısında tamamen üretilebilen, valfsiz nozzle–difüzör yapılı bir akustofluidik mikropompanın tasarımını, katmanlı imalatını ve deneysel doğrulamasını sunar. Pompa gövdesi %100 dolgulu PLA malzemeyle basılmış; Ø 20 mm, 113 kHz rezonanslı ticari bir sis üreteci dönüştürücü, paslanmaz çelik zarındaki konik mikrodelikler (nozul yüzünde 6 μm, difüzör yüzünde 50 μm) akustik akımı doğrultacak şekilde gövdeye epoksiyle sızdırmaz olarak yerleştirilmiştir. 0,5 mm × 0,5 mm cam kapilerde yapılan parçacık-izlemeli velocimetri, net akışın ≈ 5–6 V'ta başladığını ve 12 V'ta 515 μL dak⁻¹ değerine neredeyse lineer olarak yükseldiğini, bu esnada elektriksel güç tüketiminin 1,80 W olduğunu göstermiştir. 12 V'ta 20 dakikalık kesintisiz çalışmada akımda sapma gözlenmemiştir. Düşük statik basınçlı sızdırmazlık testi epoksi bağlantının su geçirmez olduğunu, güç kesildiğinde geriye akış oluşmadığını doğrulamıştır. Boyut seçiciliği göstermek amacıyla 5 μm ile 20–40 μm polistiren boncuk karışımı kullanıldı; 12 V ile üç dakika pompalamanın ardından çıkışta hiç büyük boncuk tespit edilmedi ve bu durum 20–40 μm fraksiyonunun tamamen tutulduğunu gösterdi. Yarım mililitre-dakika debiyi 2 W'tan düşük güçle elde etmesi, üç saatten kısa baskı-montaj süresi ve yüksek gerilim elektroniği gerektirmemesi sayesinde bu cihaz, batarya beslemeli tanı kartuşları, çevresel örnekleme kitleri ve giyilebilir ilaç dağıtım platformları için düşük maliyetli ve kolayca çoğaltılabilir bir pompa elemanı sunar.
Özet (Çeviri)
This thesis reports the design, additive manufacture and experimental validation of a valve-free, nozzle–diffuser acoustofluidic micropump produced entirely on a desktop fused-deposition modelling (FDM) printer. The pump body is printed in PLA at 100 % infill; a commercially available 20 mm-diameter mist-maker transducer (113 kHz) is epoxied into the housing, its stainless-steel membrane bearing manufacturer-drilled conical apertures (6 μm on the nozzle side, 50 μm on the diffuser side) that rectify acoustic streaming. Particle-tracking velocimetry in a 0.5 mm × 0.5 mm glass capillary shows that net flow begins at ≈ 5–6 V and increases almost linearly to 515 μL min⁻¹ at 12 V, drawing 1.80 W of electrical power. Continuous operation at 12 V for 20 min shows no drift in current. Leak-testing under a small static head confirms a watertight epoxy seal, and passive back-flow blocking is observed when power is removed. Size-selective capability was demonstrated using a mixture of 5 μm and 20–40 μm polystyrene beads; after three minutes of pumping at 12 V, no large beads were detected in the outlet, indicating complete retention of the 20–40 μm fraction. Combining half-milliliter-per-minute throughput with sub-2 W power, print-and-assemble time under three hours and zero high-voltage electronics, the device offers a low-cost, easily replicable pumping element for battery-powered point-of-care diagnostics, environmental sampling and wearable drug-delivery platforms.
Benzer Tezler
- Implementation of additive manufacturing for 3D acoustophoretic devices
3B akustoforetik cihazların üretiminde eklemeli imalat teknolojilerinin kullanımı
MURAT BERKE OKTAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET BÜLENT ÖZER
- Design, fabrication and control of a compact soft manipulator
Kompakt yumuşak eyleyicinin tasarımı, imalatı ve kontrolü
BURAK ÖZTOPRAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Mekatronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MELİH TÜRKSEVEN
- 3D prıntıng of ınfıll-based tpu auxetıc metamaterıals: a slıcer-controlled desıgn-to-fabrıcatıon experıment
3B baskıyla dolgu tabanlı tpu oksetik metamalzemeler: Dilimleyici kontrollü tasarımdan üretime bir deney
FATIMA AYECH
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞEGÜL AKÇAY KAVAKOĞLU
- Fabrıcatıon of 3D prınted flexıble polyurethane nanocomposıte
3b baskili esnek poliüretan nanokompozit imalati
ALİCAN MERT
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BİRGÜL BENLİ
- Farklı 3D baskı reçinelerle üretilen implantüstü daimi kronların üretim doğruluğu, marjinal uyum ve iç uyumu açısından karşılaştırılması
Comparison of implant-supported permanent crowns produced with different 3D printed resins in terms of production accuracy, marginal fit and internal fit
TUĞBA HERGÜNER
Doktora
Türkçe
2025
Diş HekimliğiSivas Cumhuriyet ÜniversitesiProtetik Diş Tedavisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DERYA ÖZDEMİR DOĞAN