Development of biocompatible and flexible polymers for DLP processing and improvement of mechanical properties - Uysal, Emrah (My University, 2021)
Bu tez çalışması kendi üretimimiz olan SLA tipi 3B yazıcıda üretimi yapılabilecek polimer bazlı reçinenin sentezlenmesini ve sentezlenen reçinenin esnek ve biyouyumlu hale getirilmesini amaçlar. Bu amaç doğrultusunda tez 3 aşamaya ayrılmaktadır. İlk olarak SLA tip 3B yazıcının tasarımı ve üretimi yapılmıştır ve kalibrasyonu gerçekleştirilmiştir. İkinci aşamada ise yazıcıda basılacak ve UV ışıkla kürleşebilecek polimer reçine bileşenlerinin tespit edilerek sentezi yapılmıştır. Sentezlenen reçine ile denemeler yapıldıktan sonra nano kompozit üretimi yapılmıştır. Son olarak ise biyouyumlu ve esnek yapıya sahip reçinenin sentezi yapılmış ve üretilen malzemenin biyouyumlulukları incelenmiştir. Yazıcının üretiminde UV ışık kaynağı olarak DLP tipi projektör kullanılmıştır. Kullanılacak reçinenin pahalı olması ve düşük miktarlarda sentezlenebileceği öngörülerek yazıcı revize edilmiş ve son haline ulaşmıştır. Reçine için yapı olarak BisGma epoksi akrilat seçilmiştir ve reaktif çözücü olarak HDDA kullanılmıştır. Tez çalışmasının en kritik noktalarından biri olan ve reçinenin kürleşmesini sağlayan foto başlatıcı için uzun araştırmalar yapılmış ve sonunda Irgacure 819’un kullanılan UV kaynağına uyumlu olan başlatıcı olduğu tespit edilmiştir. Reçine kürleştirme çalışmalarının tamamlanması ile nano kompozit sentezi ve üretimi çalışmalarına başlanmıştır. Grafen oksit nano malzemeleri reçine içerisine belirli oranlarda eklenerek numuneler üretilmiş, mekanik ve morfolojik özellikleri incelenerek bilimsel yayın çalışması yapılmıştır. Biyo uyumlu ve esnek malzeme üretimi için reçine sentezi çalışmalarında 3 farklı deneme yapılmıştır. Son denemede elde edilen reçine cihazda üretilmeye uygun olduğu görülmüştür ve numuneler üretilmiştir. Üretilen numunelerin mekanik ve morfolojik özellikleri incelendikten sonra esnek yapıda olduğu tespit edilmiştir. Son olarak ise biyo uyumluluk çalışmaları İstanbul Üniversitesi, İstanbul Tıp Fakültesi, Fizyoloji Anabilim Dalında tamamlanarak üretilen malzemenin biyouyumlu olduğu tespit edilmiştir.

This thesis aims to synthesize polymer-based resin that can be printed in our own SLA type 3D printer and to prepare the synthesized resin as flexible and biocompatible. For this purpose, the thesis is divided into three stages. First, the design and production of the SLA type 3D printer was made and its calibration was carried out. In the second stage, polymer resin components that will be printed on the printer and curable with UV light have been identified and synthesized. After experiments with the synthesized resin, nano composite production was made. Finally, the biocompatible and flexible resin was synthesized and the biocompatibility of the produced material was investigated. A DLP projector was used as a UV light source at the production of the printer. Since the resin to be used is expensive and it is foreseen that it can be synthesized in low quantities, the printer was revised and reached its final form. BisGMA epoxy acrylate was chosen as the structure for the resin and HDDA was used as the reactive solvent. Long researches have been made for the photoinitiator, which is one of the most critical points of the thesis work and provides the curing of the resin, and it has been determined that Irgacure 819® is compatible with the UV source used. With the completion of resin curing studies, nano composite synthesis and production studies were started. Graphene oxide nano materials were added to the resin in significant wt%, samples were produced, and scientific publication were made by examining their mechanical and morphological properties. For the production of biocompatible and flexible materials, 3 different trials were conducted in resin synthesis studies. The resin obtained in the last experiment was found to be suitable for production in the device and the samples were printed. After examining the mechanical and morphological properties, it was determined that they were flexible. Finally, biocompatibility studies were completed in İstanbul Faculty of Medicine, Department of Physiology at İstanbul University, and it was determined that the material produced is biocompatible.
Keywords: 3B yazıcı; 3D printer; Biocompatible polymers; Biyouyumlu polimerler; DLP; Esnek polimerler Photopolymerization; Flexible polymers; Fotopolimerleşme; Makine mühendisliği; Mechanical engineering; PDMS