| Destekleyen Kurum |
Bilim, Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı, Teknogirişim Desteği |
| Dönem ve Süresi |
9 Temmuz 2012 – 9 Temmuz 2013 |
| Bütçesi |
100.000 TL |
| Proje Ekibi |
Prof.Dr. Gençağa Pürçek
Prof.Dr Akgün Alsaran
Arş.Gör. Onur Saray
Arş.Gör. İlyas Hacısalihoğlu
|
| Çıktılar |
Yüksek dayanımlı metalik diş kökü, sürekli eş kanallı açısalekstrüzyon makinası |
Metaller, halen kullanımı en yaygın olan implant malzemelerini oluşturmaktadır. Metaller arasında ise biyo-malzeme olarak en çok saf titanyum ve titanyum alaşımları kullanılmaktadır. Ancak bu malzemelerin kullanımında bazı yetersizlikler bulunmaktadır. Saf titanyum biyo-uyumluluk açısından en üstün metalik malzemelerden birisi olmasına karşın, yetersiz mekanik özellikleri (düşük mukavemet ve yorulma dayanımı, yetersiz sürtünme-aşınma özellikleri gibi) söz konusu malzemenin biyolojik malzeme olarak kullanım alanının büyük ölçüde sınırlandırmaktadır. Bu eksiklikler özellikle mukavemetin önemli olduğu pek çok ortopedik ve dental uygulamalarda daha belirgin olarak ortaya çıkmaktadır. Saf titanyumun yetersiz mekanik özelliklerini iyileştirmek için titanyum alaşımları geliştirilmiştir. Ancak alaşımlamada kullanılan elementlerin (başta Al ve V gibi) saf titanyumun mekanik özelliklerini iyileştirmesine karşın, biyouyumluluklarını olumsuz yönde etkiledikleri anlaşılmıştır. Özellikle Al ve V gibi elementlerin kanserojen etkilere sahip olduğu ve merkezi sinir sistemini olumsuz etkilediği, kısaca saf titanyumun biyouyumluluğunu bozduğu bilinmektedir. Öte yandan, mevcut titanyum alaşımlarının elastik özelliklerinin kemiğin elastik özellikleri ile uyumsuz olması nedeniyle, kullanım sırasında kemik yapıda hasarlar da oluşabilmektedir. Bu nedenle son yıllarda düşük elastisitemodülüne sahip (elastisite modülleri kemiğin elastisite modülüne yakın) ve saf titanyum gibi tam biyouyumlu β tipi Ti alaşımları geliştirilmiştir. Ancak, söz konusu alaşımlar da hala mukavemet açısından istenilen seviyelerde değildir. Bu kapsamda gösterilebilecek en iyi örneklerden bir tanesi son yıllarda geliştirilen Ti-45Nb alaşımıdır. Bu alaşımın elastisitemodülü 30-40 GPa civarındadır. Ancak, bu alaşımların da mukavemet değerleri halen geliştirilmeye muhtaç gözükmektedir.
Bu nedenle bu proje çalışması ile saf titanyumun (Gr-2 ve 4) ve Ti—45Nb alaşımının implant malzemesi olarak kullanımında karşılaşılan problemleri ortadan kaldırılarak ultra-ince veya nanoyapılı , yüksek dayanımlı, süneklik ve yorulma özellileri iyileştirilmiş implantların geliştirilmesi olmuştur. Bu amaçla iki aşamalı bir araştırma prosedürü uygulanmıştır. Birinci aşamada, saf titanyumun (Gr-2 ve Gr-4) ve Ti-45Nb alaşımının yetersiz bulunan mekanik özellikleri iyileştirilerek implant üretimine uygun biyomalzeme haline getirilecektir. Bu amaçla, ultra-ince/nanoyapılı malzemelerin üretiminde kullanılan ve son yıllarda geliştirilen aşırı plastik deformasyon yöntemlerinden biri olan “eş kanallı açısalekstrüzyon (EKAE)” yöntemi kullanılmıştır. Sözü edilen yöntem mevcut hali ile süreksiz bir yöntemdir. Bu süreksizlik yöntemin uygulanması sırasında, ihtiyaç duyulan hidrostatik kuvvetin hidrolik presler ile sağlanmasında kaynaklanmaktadır. Başka bir ifadeyle, yöntemin uygulanacağı iş parçasının boyunun pres stroğu ile sınırlı olmasına neden olmaktadır. Numune boyu birçok EKAE uygulamasında, 100mm ile 150mm ile sınırlı değerler almaktadır. Bu durum özellikle, implant üretiminde, uzun çubuk tipindeki hamaddenin, CNC tipi tezgâhlar ile seri işlenmesini kapsayan üretim yöntemi için önemli bir olumsuzluk teşkil etmektedir. İş fikrinin öngörülen ilk aşamasında, EKAE yönteminin çubuk tipi malzemeler için sürekli hale getirilmesini sağlayacak sürekli besleme sisteminin geliştirilerek imal edilmesi amaçlanmıştır. Endüstriyel olarak uygulanabilir sürekli EKAE sistemi de bu çalışma neticesinde imal edilmiştir. Geliştirilen bu sistem, EKAE işleminin en önemli dezavantajlarından birisi olan süreksizliği ortadan kaldırarak, EKAE’nin endüstriyel uygulamalar için nanoyapılı malzemelerin üretilebileceği bir yöntem haline getirilmesini sağlamıştır. Geliştirilen yöntemin kullanılması ile, saf titanyumun ve Ti-45Nb alaşımının mikroyapısı mikron-altı mertebelere kadar inceltilip ultra-ince/nanoyapılı hale getirilerek mukavemet, süneklik ve yorulma davranışları iyileştirilmiştir. Ayrıca, nanoyapılı malzeme üretiminde elde edilecek süreklilik sayesinde, hem üretim hızı ve verimliliği, hem de nanoyapılı hammaddenin üretim maliyelerinde önemli bir azalma sağlanmıştır. Bunların yanında, EKAE’nin sürekli hale getirilmesi ile sadece implant üretiminde değil farklı endüstriyel uygulamalarda da kullanılabilmesinin de yolu açılmıştır.
|
