TİBİAL KOMPONENT ÜRÜNLERİNİN FEM VE TAGUCHİ METODU TABANLI OPTİMİZASYONU

Abstract

Çeşitli sağlık problemleri sebebiyle kıkırdak dokunun zarar görmesi sonucunda, insan vücudu ile uyumlu biyo-malzemelerden diz protezlerinin üretimi yapılmaktadır. Bu araştırmada, Tibial Komponent model geometrisi, tasarım yüzeylerinde gerilme değişimleri dikkate alınarak geliştirilmek istenmiştir. Bu nedenle, ilk olarak literatürde yapılan araştırmalar ve endüstride üretimi yapılan güncel ürünler incelenmiştir. Vidalı birleştirme ile montajı yapılan temel bir tasarım tipi analiz geometrisi olarak seçilmiştir. Bir tibial komponent CAD tasarımı için; model geometrisini oluşturan toplam 14 adet tasarım parametresi olduğu belirlenmiştir. Taguchi Metodu kullanılarak S/N oranları değişimlerini incelemek için, her bir tasarım parametresi dikkate alınarak farklı modeller L16 deney tasarımına göre modellenmiştir. Böylece tasarımı oluşturan 14 parametre ve seviyesinin analiz sonuçlarına etkisi incelenebilmiştir. Maksimum deformasyon, gerilme miktarı ve hacim değişimleri tüm geometri için tespit edilmiştir. Bununla birlikte tepsi üst yüzeyi en fazla kuvvete maruz kalacağı için bu yüzey alanında oluşan gerilme değişimleri de incelenmiştir. Ayrıca her bir tasarım parametresinin seviyelerinin % etkileri Varyans Analizi uygulanarak belirlenmiştir. 3974 mm3 hacim miktarına sahip bir geometri ile 6,2 emniyet katsayısına sahip bir tasarım geometrisi geliştirilmiştir. Bu sonuçlara göre, minimum ağırlık ve maksimum emniyet katsayısı dikkate alınarak her bir tasarım parametresinin seviyeleri seçilmiş sonuç olarak tasarımda optimizasyon sağlanmıştır.