Biomaterials Used In Additive Manufacturing Technologies And Biomedical Applications

Abstract

Additive manufacturing technologies are a technology that is widely used in many sectors today and enables the use of multiple materials in the manufacture of parts and it is also very important for biomedical applications. Additive manufacturing technologies have been highly preferred in the biomedical field in recent years due to offering personalized designs, it uses various biomaterials in applications such as implant and prosthesis manufacturing and the development of various medical devices. In this study, additive manufacturing technologies are explained in general terms and information about biomaterials and the use of additive manufacturing in the biomedical field is presented.

Keywords

• Additive manufacturing technologies
• biomaterials
• biomedical applications

Eklemeli İmalat Teknolojilerinde Kullanılan Biyomalzemeler ve Biyomedikal Uygulamaları

Öz

Eklemeli imalat teknolojileri günümüzde birçok sektörde yaygın olarak yararlanılan, parça imalatında çoklu malzeme kullanımını mümkün kılan bir teknolojidir ve biyomedikal uygulamalar için de oldukça önemlidir. Eklemeli imalat teknolojileri kişiye özel tasarımlar sunması nedeniyle son yıllarda biyomedikal alanında oldukça tercih edilmekte, implant ve protez imalatı, çeşitli tıbbi cihazların geliştirilmesi gibi uygulamalarda çeşitli biyomalzemeler kullanmaktadır. Bu çalışmada, eklemeli imalat teknolojileri genel hatları ile açıklanmış, biyomalzemeler ve biyomedikal alanda eklemeli imalatın kullanımı hakkında bilgi sunulmuştur.

Anahtar Kelimeler

• Eklemeli imalat teknolojileri
• biyomalzemeler
• biyomedikal uygulamalar

Kaynakça

1. [1] Özsolak O., “Eklemeli imalat yöntemleri ve kullanılan malzemeler”, International Journal of Innovative Engineering Applications, 3: 9-14, (2019).
2. [2] Kawalkar R., Dubey H. K., Lokhande, S. P., “A review for advancements in standardization for additive manufacturing”, Materials Today: Proceedings, 50:1983-1990, (2021).
3. [3] Bhatia A., Sehgal A. K., “Additive manufacturing materials, methods and applications: A review”, Materials Today: Proceedings, 1-8, (2021).
4. [4] Bozkurt Y., Özkan H. G., Karayel E., “Eklemeli imalat teknolojilerinin tıbbi ekipmanların üretiminde kullanımı”, El-Cezeri, 8: 962-980, (2021).
5. [5] Sürmen H. K., “Eklemeli imalat (3b Baskı): Teknolojiler ve uygulamalar”, Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering, 24: 373-392, (2019).
6. [6] Yılmaz Y., Avcı B., Demirören H., “Biyomalzeme sektöründe kullanılan titanyum ve alaşımları”, Fourth International Symposium on Innovative Approaches in Engineering and Natural Sciences, 4: 357-362, (2019).
7. [7] Ratner B. D., Zhang G., “A history of biomaterials”, Biomaterials science: An Introduction to Materials in Medicine, Elsevier, (2020).
8. [8] Kayacan M. C., Delikanlı Y. E., Duman B., Özsoy K., “Ti6Al4V toz alaşımı kullanılarak SLS ile üretilen geçişli (değişken) gözenekli numunelerin mekanik özelliklerinin incelenmesi”, Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 33: 127-143, (2018).

9. [9] Gür A. K., Taşkın M., “Metalik biyomalzemeler ve biyouyum”, Fırat Üniversitesi Doğu Araştırmaları Dergisi, 2: 106-113, (2004).
10. [10] Pasinli A., “Biyomedikal uygulamalarda kullanılan biyomalzemeler”, Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, 4: 25-34, (2004).
11. [11] Güner A. T., Meran C., “Ortopedik implantlarda kullanılan biyomalzemeler”, Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 26: 54-67, (2019).
12. [12] Çırak Z. D., Yakıncı D. B., “Tıbbi uygulamalarda kullanılan biyouyumlu biyomalzemeler”, İnönü Üniversitesi Sağlık Hizmetleri Meslek Yüksek Okulu Dergisi, 8: 515-526, (2020).
13. [13] Mahyudin F., Widhiyanto L., Hermawan H., “Biomaterials in orthopaedics”, In Biomaterials and Medical Devices. Springer, Cham, (2016).
14. [14] Chandra R., Rustgi R., “Biodegradable polymers”, Progress In Polymer Science, 23: 1273-1335, (1998).
15. [15] Kafle A., Luis E., Silwal R., Pan H. M., Shrestha P. L., Bastola A. K., “3D/4D Printing of polymers: Fused deposition modelling (FDM), selective laser sintering (SLS), and stereolithography (SLA)”, Polymers, 13: 1-37, (2021).
16. [16] Vroman I., & Tighzert L., “Biodegradable polymers”, Materials, 2: 307-344, (2009).
17. [17] https://books.google.com.tr/books?hl=tr&lr=&id=bb68wb0R_EAC&oi=fnd&pg=PA1&ots=TD4I6xIIKO&sig=QoStvh-gi10Cw6P0r6igFRMWkOw&redir_esc=y#v=onepage&q&f=false
18. [18] Turan M., “Seramik oksit katkılı nano sentetik hidroksiapatit kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu”, Yüksek Lisans Tezi, Kocaeli Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, (2020).
19. [19] Özkan A., Şişik N., Öztürk U., “Kompozit malzemelerin ağız, yüz, çene cerrahisinde kullanımı ve malzeme uygunluklarının belirlenmesi”, Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 4: 227-242, (2016).
20. [20] https://www.frmtr.com/biyoloji/1002705-biyomalzeme-bilimi.html
21. [21] Köse N., “Biyomalzemeler ve implantlara biyolojik yanıt”, Türk Ortopedi ve Travmatoloji Birliği Derneği, (2013).
22. [22] Güven Ş., “Biyouyumluluk ve biyomalzemelerin seçimi”, Mühendislik Bilimleri ve Tasarım Dergisi, 2: 303-311, (2014).
23. [23] Murat F., Korkmaz İ.H., Şensoy A. T., Kaymaz İ., “Functionally graded porous implants obtained by additive manufacturing”, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 7: 540-553, (2019).
24. [24] Manivasagam G., Dhinasekaran D., Rajamanickam A., “Biomedical implants: corrosion and its prevention-a review”, Recent Patents on Corrosion Science, 2: 40-54, (2010).
25. [25] Yalçın B., Ergene B., “Endüstride yeni eğilim olan 3-d eklemeli imalat yöntemi ve metalürjisi”, Uluslararası Teknolojik Bilimler Dergisi, 9: 65-88, (2017).
26. [26] Ramola M., Yadav V., Jain R., “On the adoption of additive manufacturing in healthcare: a literature review”, Journal of Manufacturing Technology Management, (2019).
27. [27] Özer G., “Eklemeli üretim teknolojileri üzerine bir derleme”, Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 9: 606-621, (2020).
28. [28] Guo N., Leu M. C., “Additive manufacturing: technology, applications and research needs”, Frontiers Of Mechanical Engineering, 8: 215-243, (2013).
29. [29] Aygül E., Yalçınkay, S., Şahin Y., “Biyomedikal uygulamalarda kullanılan Co-Cr-W ve Co-Cr-Mo metal alaşımlarının eklemeli imalat yöntemi ile üretilmesi”, Mühendislik ve Multidisipliner Yaklaşımlar, 30-41, (2019).
30. [30] Top N., Gökçe H., “Doku mühendisliğinde bilgisayar destekli yapay kemik iskelesi tasarımı”, Ed: İsmail Şahin, İksad Yayınevi, Ankara, (2020).
31. [31] Koç E., Yılmaz F., “Biyomedikal Parçaların Eklemeli İmalatla (3D Baskı) Üretimi”, UBİCTÜS, (2016).
32. [32] Ma H., Feng C., Chang J., Wu C., “3D-printed bioceramic scaffolds: From bone tissue engineering to tumor therapy”, Acta Biomaterialia, 79: 37-59, (2018).
33. [33] Brie J., Chartier T., Chaput C., Delage C., Pradeau B., Caire F., Moreau J. J., “A new custom made bioceramic implant for the repair of large and complex craniofacial bone defects”, Journal of Cranio-Maxillofacial Surgery, 41: 403-407, (2013).
34. [34] Jiao Z., Luo B., Xiang S., Ma H., Yu Y., Yang W., “3D printing of HA/PCL composite tissue engineering scaffolds”, Advanced Industrial and Engineering Polymer Research, 2: 196-202, (2019).
35. [35] Gibbs D. M., Vaezi M., Yang S., Oreffo R. O., “Hope versus hype: what can additive manufacturing realistically offer trauma and orthopedic surgery?”, Regenerative Medicine, 9: 535-549, (2014).
36. [36] Cabrera M. S., Sanders B., Goor O. J., Driessen-Mol A., Oomens C. W., Baaijens F. P., “Computationally designed 3D printed self-expandable polymer stents with biodegradation capacity for minimally invasive heart valve implantation: A proof-of-concept study”, 3D printing and Additive Manufacturing, 4: 19-29, (2017).
37. [37] https://gfxspeak.com/2017/04/04/wohlers-printing-industry/
38. [38] Szymczyk-Ziółkowska P., Łabowska M. B., Detyna J., Michalak I., Gruber P., “A review of fabrication polymer scaffolds for biomedical applications using additive manufacturing techniques”, Biocybernetics and Biomedical Engineering, 40: 624-638, (2020).
39. [39] Hutmacher D. W., Schantz T., Zein I., Ng K. W., Teoh S. H., Tan K. C., “Mechanical properties and cell cultural response of polycaprolactone scaffolds designed and fabricated via fused deposition modeling”, Journal of Biomedical Materials Research: An Official Journal of The Society for Biomaterials, The Japanese Society for Biomaterials and The Australian Society for Biomaterials and the Korean Society for Biomaterials, 55: 203-216, (2001).
40. [40] Geven M. A., Varjas V., Kamer L., Wang X., Peng J., Eglin D., Grijpma D. W., “Fabrication of patient specific composite orbital floor implants by stereolithography”, Polymers For Advanced Technologies, 26: 1433-1438, (2015).
41. [41] Özsoy K., Kayacan M. C., “Ergiyik biriktirme yöntemiyle hafifletilmiş kişiye özel kafatası implantın hızlı prototiplenmesi”, Uluborlu Mesleki Bilimler Dergisi, 1: 1-11, (2018).