3B Yazıcı Teknolojileri – Uygulama Alanları

İmalat Sektöründe Sanal Gerçeklik İşleri Bulalım Projesi

TREESP1.2.NEETPRO/P-03/136

“Bu sunum Avrupa Birliği ve Türkiye Cumhuriyeti’nin maddi destekleri ile hazırlanmıştır. İçerik tamamıyla Gazi Üniversitesi’nin sorumluluğu altındadır ve Avrupa Birliği ve Türkiye Cumhuriyeti’nin görüşlerini yansıtmak zorunda değildir.”

3D KALP BASKISI

PROTEZ VE İMPLANT

ORGAN VE DOKU

3D PRINTING

MEDICAL APPLICATIONS

TANI VE TEDAVİ

MEDİKAL

DİŞÇİLİK

EĞİTİM

2

3

4

5

6

7

GİRİŞ

Protez ve Implant Uygulamaları

Sağlık hizmetinin bireyselleştirilmiş doğası Eİ'nin tıp endüstrisi için ideal bir çözüm olduğu anlamına gelir. Eİ, binlerce özdeş bileşen üretmek yerine, etkinliğini artıran bir hastanın spesifik anatomisine uyarlanmış protez ve ortotik cihazların oluşturulmasını sağlar.

www.quora.com

GİRİŞ

www.quora.com

Eİ tarafından üretilen üstün yüzey geometrisinin, geleneksel ürünlere kıyasla implant sağkalım oranını 2 kat artırdığı gösterilmiştir. Bu Eİ ürünlerinin gözenekliliği, yüksek düzeyde kişiselleştirme ve geleneksel tıbbi malzemelerden üretme kabiliyeti ile birleştiğinde, Eİ implantlarının Eİ medikal endüstrisinin en hızlı büyüyen bölümlerinden biri haline gelmesine neden olmuştur.

https://www.3dhubs.com

PROTEZLER & İMPLANTLAR

Metal 3D baskı kullanılarak üretilmiştir.

Utrecht'teki Üniversite Tıp Merkezinde bulunan Hollandalı cerrahlardan oluşan bir ekip, 22 yaşındaki bir kadının kafasına plastikten yapılmış özel baskılı bir implant yerleştirmişti.

PROTEZLER & İMPLANTLAR

FDA onayını alan ilk 3B baskılı polimer implant

PROTEZLER & İMPLANTLAR

giphy.com

FDM yöntemi ile üretilen el

PROTEZLER & İMPLANTLAR

FDM metodu ile üretilen el modeli

Hareketli bağlantılar

İpler tendon olarak kullanılmaktadır

Ellerini kaybeden çocuklar için el protezi

PROTEZLER & İMPLANTLAR

3D bioprinter üzerine basılmış kişiselleştirilmiş burun ve kulak protezleri

Yapay burun

Yapay kulak

​

Hindistan'daki bir hasta talus kemiğini ciddi bir kazada kaybetti, ancak cerrahlar hastaya özgü 3 boyutlu bir titanyum implant kullanarak kemiğini değiştirdi.

PROTEZLER & İMPLANTLAR

www.cellular3d.com

SLM yöntemi ile üretilen Talus kemiği

Bulgaristan'da ilk kez bir hastada polimer 3D baskılı kaburga implantı kullanıldı.

35 yaşındaki Ivaylo Josifov’un beşinci kaburgası büyüme nedeniyle çıkarılmak zorunda kalındı. Doktorlar, orijinal kaburga boyutunu ve şeklini hassas bir şekilde üretmek için 3D baskı kullandılar, böylece implant hastaya komplikasyonsuz olarak yerleştirilebildi.

PROTEZLER & İMPLANTLAR

Kaburga implantı

www.novinite.com

PROTEZLER & İMPLANTLAR

VIDEO

PROTEZLER & İMPLANTLAR

giphy.com

FDM yazıcılar kullanılarak oluşturulan hareketli el protezi

Dişliler

Bağlantılar

3D baskılı bileşenler

15

https://www.youtube.com/watch?v=9XYLRaVqzNY

FDM Printed scaffolds in a) a tetrahedral, b) cubic and c) cylindrical configuration

PROTEZLER & İMPLANTLAR

Tanı ve Tedavi Uygulamaları

St. Louis'deki Washington Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, etrafına esneyebilen elektroniklerin sarıldığı basılı modeller oluşturmak için hayvan kalp taramalarını kullandılar. Silikon cihaz, basılı modelden çıkarılabilir ve mükemmel bir uyum içinde insan kalbine takılabilir. Elektronik sensörler oksijenasyon dedektörlerini, kalp yorgunluğunu ve sıcaklığı algılanabilir.

TANI & TEDAVİ

Esneyebilir elektronikler

Esneyebilir elektronikler

youtube.com

Tıpta kullanılan 3D baskı teknolojileri ayrıca farmakoloji ve ilaç üretim yöntemlerinide basitleştirebilir. Birden fazla hastalığı olan hastalar için aynı anda her biri farklı çözünme süresine sahip birden fazla ilacı barındıran 3D baskılı bir hap üretilebilir.

https://all3dp.com

TANI & TEDAVİ

Her birinin farklı çözünme süresi olan birden fazla ilacı aynı anda barındıran 3D baskılı hap

Eğitim Uygulamaları

BT ve MR taramalarından hastaya özel modellerin oluşturulması ve detaylı araştırmaların pratik yöntemler ile kullanılması doktorların ameliyat için hazırlanmalarını kolaylaştırır.

EĞİTİM

unl.libsurveys.com

Eğitim amaçlı hazırlanmış kardiyak model

Cerrahlar ve hemşireler için anatomik modellerle etkileşmek, cerrahi işlemlerin ve tıbbi işlemlerin başarısı için önemlidir. Yenidoğan alanında, yeni doğmuş bir bebeğin karmaşıklığı ve duygusal etkenler nedeniyle bebek üzerinde pratik yapmak inanılmaz derecede zordur. 3D baskılı modeller bu eğitim faaliyetine oldukça katkı sağlayacaktır.

EĞİTİM

3D baskılı modeller, hastanın anatomisine benzersiz bir bakış açısı sunar

Bire bir model bebek iskeleti

Sensor equipped neonatal models

www.3dhubs.com

Medikal Uygulamaları

Tıbbi ekipman üretimi için 3D yazıcılar mevcuttur.

Böylece hem ucuz hem de hızlı üretim gerçekleştirilir. Ayrıca kişiselleştirilmiş medikal ürünler kolayca üretilebilir.

MEDİKAL EKİPMAN

Üç yönlü vana

Göbek kordonu kelepçesi

3dprintingindustry.com

​

Özel olarak tasarlanan ortopedik atelleri 3B yazıcılarda basmak mümkündür

MEDİKAL EKİPMAN

Özel olarak tasarlanmış ortopedik ateller

Eİ'yi uygulayarak, doktorlar hastanın benzersiz anatomisini tam olarak izleyen, ameliyat sırasında kullanılan matkapları veya diğer aletleri doğru bir şekilde yerleştiren kılavuzlar oluşturabilirler. Eİ kılavuzları ve araçları, restoratif tedavilerin (vidalar, plakalar ve implantlar) yerleştirilmesini daha kesin hale getirmek için kullanılır, bu da postoperatif daha iyi sonuçlar verir.

https://www.3dhubs.com

MEDİKAL EKİPMAN

Aynı şekilde bir deliğin tam olarak yerleştirildiğinden emin olmak için imalatta kullanılan bir matkap tezgahı gibi, doktorlar da ameliyatta yardımcı olacak kılavuzlar ve aletler kullanırlar

https://www.3dhubs.com

İşitme cihazları Eİ‘nin sürekli gelişiminden gelen en büyük başarı öykülerinden biridir. Şu anda dünya çapında 10.000.000'dan fazla kişi Eİ kullanılarak üretilen işitme cihazlarını kullanıyor. Bu sayı tüm işitme cihazlarının % 97'sini oluşturmaktadır.

MEDİKAL EKİPMAN

İşitme cihazı

Organ ve Doku Uygulamaları

​

Plasenta, bilim adamlarının yıllardır daha fazla şey öğrenmeye çalıştığı gizemli bir organdır. Araştırmacılar şu anda tam boyutlu bir organ biçiminde minyatür bir hücre kültürü olan çip üzerine plasenta basmışlar. Bu küçük yonga, annelerden çocuklarına giden şeylere yepyeni bir bakış açısı getirebilir.

ORGANLAR & DOKU

Özel bir femtosaniye lazer tabanlı 3D baskı ile üretilmiştir

Bir çip üzerine 3D olarak basılmış plasenta

3dprint.com

​

Birleşik Devletler'deki yüzbinlerce insan omurilik rahatsızlığından muzdariptir ve tam felç dahil olmak üzere işlevsellik kaybına neden olmaktadır. Bununla birlikte, omurilik hasarı bulunan bazı yerlere küçük bir 3D sinir iskelesi yerleştirilebilir.

ORGANLAR & DOKU

ABD'deki Wake Forest School of Medicine'deki James Yoo, cildi yanık kurbanların yaralarına doğrudan baskı yapabilen bir yazıcı geliştirdi. Bir yarayı tarama kabiliyetine sahip olan yazıcı daha sonra yarayı doldurmak için uygun sayıda cilt tabakası üretebilir.

ORGANLAR & DOKU

www.treehugger.com

Bilim adamları, hastanın kendi hücrelerini doğrudan yaraya basan bir mobil biyoprinter geliştirdiler.

Cornell Üniversitesi'nde Jonathan Butcher, yakında koyunlarda test edilecek bir kalp kapağı bastırdı. Çift şırıngayla, valfin sertliğini kontrol etmek için aljinat, düz kas hücreleri ve kapak interstisyel hücrelerinin bir kombinasyonunu basabildi.

ORGANLAR & DOKU

Jonathan, valfin sertliğini kontrol etmek için aljinat, düz kas hücreleri ve kapak interstisyel hücrelerinin bir kombinasyonunu basabildi.

3D yazıcıyla basılmış Mitral Valf

3dprintingindustry.com

Dünyada ilk kez, tüm kalp hücreleri, kan damarları, odalar ve ventriküller bir bütün olarak başarıyla tasarlanmış ve üretilmiştir.

​

Gelecekte, organ yazıcılarının hastanelerde yer almaya başlayacağı söyleniyor.

​

​

3D KALP BASKISI

video

Parmak izleri gibi, her bir diş seti benzersizdir. Bu, diş sorunları ortaya çıktığında, biraz özelleştirilmiş bir çözüme ihtiyaç duyduğu anlamına gelir. 3D baskı hızlı bir şekilde özel tasarımlar üretme avantajı nedeniyle diş endüstrisi için çok uygundur.

DİŞÇİLİK

• Taçlar ve Köprüler

​

• Cerrahi Kılavuzları

​

• Doğrudan Basılı Ortodonti

​

• Yazdırılabilir protez malzemeleri

​

DİŞÇİLİK

Taçlar ve Köprüler

Doğrudan Basılı Ortodonti

Cerrahi Kılavuzları

Yazdırılabilir protez malzemeleri

Mimari Uygulamalar

3B YAZICILARIN İNŞAAT SEKTÖRÜNDE KULLANILMASI

Bir öğrenci projesi olarak beton malzeme ile baskı sistemlerinden ilk kez bahseden yayın, Joseph Pegna tarafından 1977 yılında basılmıştır. Bu yayın kum/çimento karışımı oluşturma tekniğine odaklanmıştır ancak hiçbir zaman gerçekleştirilememiştir.

​

KuaShang Tengda, WinSun ve Apis Cor gibi firmalar da bu inşaat yönteminden ilham alarak çeşitli mimari yapıların 3B yazıcılar ile oluşturulmasını sağlamıştır.

Yapıda Kullanılan Yazıcılar

Bu alanda şimdiye kadar kullanılan dört farklı yazıcı ele alınmıştır. Bu dört yazıcının yazdırma aşamaları aslında iki teknolojiden oluşmaktadır.

• Birincisi baskı malzemesinin bir veya daha fazla nozulden doğrudan dökülmesini sağlayan sistemdir. Kamer Maker, Contour Crafting ve Win Sun sistemleri bu teknoloji ile yazdırmaktadır.
• İkinci yazdırma şekli ise düzgün bir yatay katmanın granül malzemeden (kum) oluşturulmasıdır. Sonrasında bu katman üzerine bağlayıcı olması için sıvı püskürtülmektedir; bu aşamada katılaşma işlemi gerçekleşirken, fazla kum, yapı içine gömülmemiş destek olarak işlev görmektedir. Sürecin sonunda, bu fazlalık kaldırılarak gelecekteki binalarda tekrar kullanılabilmektedir. Bu sistemi D-Shape yazıcısı kullanmaktadır.

D-Shape

• Enrico Dini tarafından 2007 yılında icat edilmiştir.
• Ezilmiş dolomit kireçtaşını sağlam bir malzemeye çevirerek yapımı sağlayan, inşaat sektöründeki ilk üç boyutlu yazıcı olduğu belirtilmektedir.
• Sistem, toz parçacıklarının lazer ışını kullanılarak bağlandığı Lazer Sinterleme metoduna benzer şekilde toz esaslı malzeme kullanmaktadır.
• D-Shape yazıcının şu anki sürümü 6 metreye 6 metrelik alüminyum bir çerçeveye oturmaktadır.
• Çerçeve, belirli bir uzunluğu tekrar tekrar hareket ettirmek ve daha sonra her bir kiriş üzerinde yukarı doğru hareket etmesini sağlayan motorlar vasıtasıyla baskı işlemini gerçekleştirmektedir.
• 300 nozulden oluşan bir yazıcı kafasına sahiptir. Yazıcı kafası tabana, kafaya dik çalışan alüminyum bir ışınla bağlanmaktadır.
• Yapı alüminyum olduğu için oldukça hafiftir ve kolayca taşınabilmektedir. Böylece birkaç saat içerisinde iki işçi tarafında alanda monte edilebilmektedir. Sistem kum ve inorganik bağlayıcılar kullanarak basım işlemini gerçekleştirmektedir.

https://www.youtube.com/watch?v=HBxx8XTpDZ4

Contour Crafting

• Contour Crafting, daha az el emeği ile hızlı ve verimli bir yapı oluşturmak için bilgisayar kontrollü bir vinç veya makas kullanan bina baskı teknolojisidir.
• Başlangıçta endüstriyel parçalar için kalıp inşa etmek amacıyla tasarlanmıştır.
• Doğal afetler sonrası hızlı bir şekilde bina inşa etmenin bir yolu olarak yeniden düzenlenmiştir.
• Binanın duvarları katman katman oluşmaktadır.
• Malzeme olarak beton benzeri bir karışım kullanmaktadır.

https://www.youtube.com/watch?v=JdbJP8Gxqog

Kamer Maker

• KamerMaker, dünyanın ilk portatif 3B Baskı makinası olarak lanse edilmiştir.
• KamerMaker (RoomBuilder) odaları üç boyutlu olarak basabilmektedir.
• 3B baskı teknolojisi, büyütülmüş bir 'Ultimaker' baskı makinesine dayanmaktadır.
• 2,0 m (genişlik) x 2,0 m (uzunluk) x 3,5 m (yükseklik) boyutlarına kadar küçük odalar yazdırabilmektedir.
• Canal House, DUS mimarları tarafından geliştirilen ve tüm iç mekanları 2 x 2 x 3,5 metre boyutlarına sahip büyük, taşınabilir bir 3B yazıcı olan KamerMaker (RoomMaker) ile basılmıştır. Her bir oda ayrı ayrı basılarak inşaat alanında bir araya getirilmektedir.
• Sistem termoplastik malzeme kullanılarak baskı işlemini gerçekleştirmektedir. Şu anda, %80’i bitkisel yağ olan bir biyoplastik; Macromelt'i kullanmıştır. İçi boş elemanlar baskı makinası ile yazdırılmaktadır; katılaşınca beton ile doldurulabilmektedir<

https://www.youtube.com/watch?v=b_daGDQ7ZC8

Win Sun

• Win Sun, dünyanın en büyük 3 boyutlu inşaat yazıcısını geliştirmiştir. Bu yazıcı 10 metre genişliğinde, 6,6 metre yüksekliğinde ve 150 metre uzunluğunda baskı alabilmektedir.

​

• 2013 yılında, Win Sun, ilk kez bir konut evi ile 3B baskı işini gerçekleştirmiştir.

​

• Teknik, özel bir katkı maddesi ile çimento, kum ve elyaftan yapılmış özel bir malzeme kullanmaktadır.

​

• Şirket, prefabrik konut imalatı gibi fabrikada duvarları basmaktadır ve binayı sahada monte etmektedir.

​

• Temel süreç müşterinin tasarımıyla başlar (Bilgisayar Destekli Tasarım (CAD) 3B modeli şeklinde).

​

• Püskürtme başlığı, malzeme katmanını tabaka halinde ekler, her tabaka istenen şekil ve büyüklükteki duvar tamamlanana kadar basım işlemini gerçekleştirmektedir. Duvarlar 0.6 ila 3 santimetre kalınlığı arasında olabilmektedir.

​

• Basımı tamamlanmış duvar parçaları şantiyeye taşınarak geleneksel temellere monte edilmektedir. Yapılar bölgesel yapı düzenlemelerine uygun olarak geleneksel çelik yapılar veya çimento ile güçlendirilmektedir.

​

• Boyanmamış duvarlar daha sonra müşteri tercihlerine göre çeşitli fitingler veya son katlarla desteklenebilmektedir. Malzeme olarak geri dönüştürülmüş inşaat atıklarından (yani kum, beton, cam elyafı), endüstriyel atıklardan ve tortudan oluşturulan bir aglomerat kullanılmıştır.

https://www.youtube.com/watch?v=phL3RNsRpTw

42

Mobilya Uygulamaları

Mobilya ve aksesuar uygulamaları

44

Peter Donders’s Batoidea Chair

Teşekkürler

https://www.neet.gazi.pro/