TİBİAL KOMPONENT ÜRÜNLERİNİN FEM VE TAGUCHİ METODU TABANLI OPTİMİZASYONU

Burak ÖZTÜRK; Fehmi ERZİNCANLI

Article Details

TİBİAL KOMPONENT ÜRÜNLERİNİN FEM VE TAGUCHİ METODU TABANLI OPTİMİZASYONU

Authors:

Burak ÖZTÜRK | Fehmi ERZİNCANLI

Publisher:

Kerim ÇETİNKAYA

Main Topics:

Other branches of engineering

Journal:

International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry 2021 Vol.5 Issue 2, pp.302-312

Document Type:

Article

Publication Date:

8/2021

Document Language:

Turkish

Document ID (Org No.):

2000473174

Frequency:

Tri-annual

eISSN:

2602-3350

pISSN:

2602-3350

Abstract:

 

As a result of damage to the cartilage tissue due to various health problems, knee prostheses are produced from bio-materials compatible with the human body. In this research, the Tibial Component model geometry was developed by taking into account the stress changes on the design surfaces. For this reason, firstly, the researches in the literature and the current products produced in the industry were examined. A basic design type assembled by screw coupling was chosen as the analysis geometry. For a tibial component CAD design; It has been determined that there are a total of 14 design parameters that make up the model geometry. In order to examine the changes in S/N ratios using the Taguchi Method, different models were modeled according to the L16 experimental design, taking into account each design parameter. Thus, the effect of 14 parameters and levels that make up the design on the analysis results could be examined. Maximum deformation, stress amount and volume changes were determined for the whole geometry. In addition, since the upper surface of the tray will be exposed to the most force, the stress changes in this surface area have also been examined. In addition, the % effects of the levels of each design parameter were determined by applying the Analysis of Variance. A geometry with a volume of 3974 mm3 and a design geometry with a factor of safety of 6.2 have been developed. According to these results, the levels of each design parameter were selected by considering the minimum weight and the maximum safety factor, and as a result, the design was optimized.

 


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. 

.

Article Details

TİBİAL KOMPONENT ÜRÜNLERİNİN FEM VE TAGUCHİ METODU TABANLI OPTİMİZASYONU

Authors: Burak ÖZTÜRK | Fehmi ERZİNCANLI

Publisher: Kerim ÇETİNKAYA

Main Topics: Other branches of engineering

Journal: International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry 2021 Vol.5 Issue 2, pp.302-312

Document Type: Article

Publication Date: 8/2021

Document Language: Turkish

Document ID (Org No.): 2000473174

Frequency: Tri-annual

eISSN: 2602-3350

pISSN: 2602-3350

Issues

Authors:

Burak ÖZTÜRK | Fehmi ERZİNCANLI

Publisher:

Kerim ÇETİNKAYA

Main Topics:

Other branches of engineering

Journal:

International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry 2021 Vol.5 Issue 2, pp.302-312

Document Type:

Article

Publication Date:

8/2021

Document Language:

Turkish

Document ID (Org No.):

2000473174

Frequency:

Tri-annual

eISSN:

2602-3350

pISSN:

2602-3350