A parametric analysis of lattice-based implants
Başlık çevirisi mevcut değil.
- Tez No: 687599
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ARMİN TÜRKSOY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: kalça implantı, eklemeli imalat, kafes yapısı, sonlu elemanlar yöntemleri, hip implant, additive manufacturing, lattice structure, finite element methods
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Altınbaş Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Tarih boyunca insanoğlu, inşa etmek ve tasarlamak için doğadan ilham almıştır. Eski günlerde, ciddi kemik yaralanmaları olan insanlar acı çekmeye ve ölmeye mahkumdu. Bilim ve tıbbın ilerlemesiyle erkekler ameliyat yapmaya başladı ve artroplasti buna bir örnek. Ameliyat, kusurlu kalça ekleminin çelik, seramik ve plastikten yapılmış yenisiyle değiştirilmesinden oluşur. İlk prosedürün gerçekleştiği 60'lı yılların başından itibaren, kalça implantı, protezin kalitesini artırmak için çeşitli gelişmelerden geçti. Eklemeli üretimin kullanıma sunulması, her hastanın ihtiyaçlarına göre uyarlanmış kişiselleştirilmiş implantların üretilmesini sağladı. Ayrıca, köpükler ve kafes yapıları gibi hücresel yapıların tanıtılması, ağırlık azaltmada iyileştirmeler getirdi ve stres korumasının üstesinden gelmeye yardımcı oldu. Stres kalkanı zamanla kemik yoğunluğunun azalmasına neden olur. Mühendisler, yapının topolojisini, bağıl yoğunluğu ve malzemeleri değiştirerek, katılığı uyarlamak gibi kafesin mekanik davranışını kontrol edebildiler. Bu çalışmada, mekanik özellikler üzerindeki etkilerini görmek için üç faktör incelenmiştir: Kirişlerin kalınlığı, birim hücre boyutu ve malzemeler. Simülasyonlar, ISO uluslararası standartlarına göre bir dış kabuk ve bir dolgu kafes ile bir kalça implantı üzerinde gerçekleştirildi. Kalça implantının modellemesi Solidworks® yazılımında yapıldı ve kafes yapısı nTopology'de tasarlandı. Statik yapısal simülasyonlar nTopology® platformunda gerçekleştirilmiştir. Kafesleri daha fazla incelemek için yalnızca kafes üzerinde daha statik yapısal sonlu eleman simülasyonları yapıldı. Ayrıca, her üç malzemede de Wear-Phelan kafesi için yoğunluk ve ağırlık tasarrufları araştırıldı. Elde edilen maksimum stres ve deformasyon verileri, Wear-Phelan'ın diğer kafeslerden daha iyi performans gösterdiği için gelecekte kullanım için iyi bir potansiyele sahip olduğunu gösterdi.
Özet (Çeviri)
Throughout history, humankind took inspiration from nature to build and design. In the old days, people who had severe bone injuries were doomed to suffer and die. With the advancement of science and medicine, men started practicing surgeries, and arthroplasty is one example. The surgery consists of replacing the defective hip joint with a new one made from steel, ceramics, and plastic. From the early 60s, where the first procedure took place, the hip implant went through several developments to improve the quality of the prosthesis. The introduction of additive manufacturing enabled the manufacturing of personalized implants adapted for every patient's needs. Furthermore, the introduction of cellular structures such as foams and lattice structures brought improvements in weight reduction and helped to overcome stress shielding. Stress shielding causes decreasing in bone density over time. By modifying the topology of the structure, the relative density, and the materials, engineers were able to control the mechanical behavior of the lattice, such as adapting the stiffness. In this study, three factors are investigated to see their impact on the mechanical properties: The thickness of the beams, the unit cell size, and the materials. The simulations were carried on a hip implant with an outer shell and an infill lattice according to ISO international standards. The modeling of the hip implant was done in Solidworks® software, and the lattice structure was designed in nTopology. The static structural simulations were carried in the nTopology® platform. More static structural finite element simulations were conducted on the lattice alone to study the lattices further. Also, density and weight savings were investigated for Wear-Phelan lattice in all three materials. The resulted data of maximum stress and deformation demonstrated that Wear-Phelan has a good potential for future use as it showed better performance than the other lattices.
Benzer Tezler
- Comparative numerical and experimental study of homogenized and full-scale fe models for sandwich structures with re-entrant and anti-tetrachiral auxetic cores
Re-entrant ve antı-tetrachıral auxetıc çekirdekli sandviç yapıların homojenleştirilmiş ve tam ölçekli modelleri üzerine sayısal ve deneysel karşılaştırmalı bir çalışma
ÖZGÜR DEĞİRMENCİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞAFAK YILMAZ
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
- Dental uygulamalarda kullanılan titanyum mesh ve kafes yapılı implantların katı cisim mekaniği temelli tasarımı ve analizi
Solid mechanics based design and analysis of titanium mesh and lattice structure implants used in dental applications
AHMET BERKAY GÜNYAKTI
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MİNE USLU UYSAL
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜHER PELİN TOKER
- Cu+2 ve Co+2 ile katkılı rutile(TiO2) tek kristalinin EPR tekniği ile incelenmesi
EPR analysis of Cu+2 and Co+2 doped rutile (TiO2) single crystall
ALİ ZERENTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Fizik ve Fizik MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
PROF.DR. BEKİR AKTAŞ
- Finite element approach to bending and free vibration analysis ofstrut-based lattice reinforced beams for vibration isolation
Titreşim yalıtımı için çubuk esaslı kafes takviyeli kirişlerin eğilme ve serbest titreşim analizinde sonlu elemanlar yaklaşımı
ENGİN YILMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Uçak MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MOHAMMAD RAHMANIAN
- Manuel şanzıman vites çatalının yapısal analizi ve biyomimetik yaklaşım ile topoloji optimizasyonu
Structural analysis and topology optimization of manual transmission shift fork using a biomimetic approach
BİLAL AKYÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NESLİHAN ÖZSOY