Razak, Siti Norsyahirah Abdul (2018) The Feasibility Study Of Implant Manufacturing Using Three-Dimensional Printing And Silicone Molding. Masters thesis, Universiti Sains Malaysia.
|
PDF
Download (356kB) | Preview |
Abstract
Implan telah digunakan sebagai rawatan untuk pemulihan anggota badan manusia buat sekian lama. Pada masa kini, teknologi pencetak tiga-dimensi (3DP) memberi peluang kepada proses pembuatan dalam aplikasi perubatan dan menjadi satu teknologi yang berpotensi dalam pembuatan implan. Keterbatasan prosedur pembuatan implan sekarang adalah bahan sedia ada yang digunakan dalam proses 3DP tidak diluluskan dari segi perubatan untuk implan. Selain daripada kos pembuatan yang agak tinggi, masa dan proses intensif kerja untuk mencapai model dengan kualiti yang lebih baik dalam kemasan permukaan dan ketepatan anatomi. Sifat dan ciri-ciri implan adalah sangat penting untuk dipertimbangkan. Kekasaran permukaan implan juga perlu dipertimbangkan kerana bahan digunakan mesti menyesuaikan diri dan bergabung ke dalam tisu sekeliling selepas pengimplanan. Dalam kajian ini, dua kaedah pembuatan yang berbeza, dengan menggunakan bahan serasi biologi dicadangkan sebagai alternatif yang lebih baik daripada kaedah konvensional sebelumnya bagi menghasilkan produk langsung implan dan boleh digunakan secara langsung dalam bidang perubatan. Bahan Polymethyl methacrylate (PMMA) telah digunakan dalam kajian ini kerana bahan ini telah biasa digunakan secara komersial dan menjadi pilihan oleh pakar bedah dalam aplikasi perubatan. Kaedah pertama yang dicadangkan ialah pembuatan langsung oleh 3DP menggunakan pencetak 3D kos rendah, yang dipanggil MakerBot Replicator. Filamen PMMA digunakan dalam kaedah ini. Kaedah kedua adalah alat pantas tidak langsung iaitu pengacuan silikon dengan menggunakan vacuum casting. Implan dihasilkan dengan mereplikasi pola induk menggunakan pengacuan silikon di dalam ruang vakum. Selepas fabrikasi implan, analisis mengenai kajian kebolehlaksanaan antara kedua-dua kaedah fabrikasi ini di mana sifat mekanikal, sifat topologi (kekasaran permukaan), masa pembuatan dan kos pembuatan dikaji. Keputusan sifat mekanik implan yang dihasilkan oleh 3DP hampir memenuhi keperluan tulang manusia berbanding dengan implan yang dihasilkan oleh pengacuan silikon. 3DP menghasilkan kekasaran permukaan yang tinggi iaitu 6 kali lebih tinggi daripada pengacuan silikon dan mempunyai potensi untuk peratusan tinggi perlekatan sel. Berbanding dengan pengacuan silikon dan kaedah konvensional pembuatan implan, masa pembuatan oleh 3DP adalah 65% jauh lebih pendek dan kos pembuatan adalah 57% lebih rendah. Keputusan menunjukkan bahawa kedua-dua kaedah pembuatan boleh dilaksanakan dalam pembuatan implan. Namun. 3DP memberikan lebih banyak kelebihan dan menjadikannya lebih mudah untuk digunakan dalam pembuatan implan dan fabrikasinya dengan mengambil kira kos, masa dan manfaat daripada pembuatan implan yang disesuaikan untuk pesakit tertentu. 3DP boleh membuka jalan untuk teknologi yang lebih canggih dan memberi sumbangan besar dalam bidang perubatan. _______________________________________________________________________________________________________ Implant has been used as a treatment for the restoration of the human body for a long time. Nowadays, three-dimensional printing (3DP) technology provides opportunity to the manufacturing process in medical applications and become a potential technology in implant manufacturing. The limitation of the current implant manufacturing procedure is the existing materials used in 3DP process are not medically approved for implant. Apart from relatively high production cost, time and work intensive process to achieve model with better quality in surface finish and anatomical accuracy. The properties and the characteristics of the implant are very important to be considered. The surface roughness of the implant needs to be considered as the material must adapt to and blend into the surrounding tissue after implantation. In this research, two different manufacturing methods by using biocompatible material are proposed as improved alternative of the previous conventional method in order to produce direct product of implant and can be used directly in medical field. Polymethyl methacrylate (PMMA) material used in this study as the material is already commercially established and most preferred by surgeons in medical application. First proposed method is direct production by 3DP using a low cost 3D printer, called MakerBot Replicator. PMMA filament was used in this method. The second method is indirect rapid tooling (RT) which is silicone molding by using vacuum casting. The implant was produced by replicating the master pattern using silicone molding under vacuum chamber. After the implant fabrication, the analysis on the feasibility study between both fabrication methods in which mechanical properties, topological properties (surface roughness), production time and production cost were investigated. The results of mechanical properties of implant produced by 3DP barely meet human bone requirement as compared to implant produced by silicone molding. 3DP produces high surface roughness which is 6 times higher than silicone molding and has potential for high percentage of cell attachment. As compared to the silicone molding and the conventional method of implant manufacturing, the production time by 3DP is 65% much shorter and the production cost is 57% lower. The results show that both manufacturing methods are feasible to apply in implant manufacturing. However, 3DP provides more advantages and make it more feasible to apply in implant manufacturing and fabrication taking into accounts the cost, time and benefit of highly customized implant for specific patient. 3DP can pave the ways to more advanced technology and gives great contribution to the medical field.
| Item Type: | Thesis (Masters) |
|---|---|
| Additional Information: | Full text is available at http://irplus.eng.usm.my:8080/ir_plus/institutionalPublicationPublicView.action?institutionalItemId=4698 |
| Subjects: | T Technology T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ210.2-211.47 Mechanical devices and figures. Automata. Ingenious mechanisms. Robots (General) |
| Divisions: | Kampus Kejuruteraan (Engineering Campus) > Pusat Pengajian Kejuruteraan Mekanikal (School of Mechanical Engineering) > Thesis |
| Depositing User: | Mr Mohd Jasnizam Mohd Salleh |
| Date Deposited: | 13 Jun 2019 08:45 |
| Last Modified: | 13 Jun 2019 08:45 |
| URI: | http://eprints.usm.my/id/eprint/44592 |
Actions (login required)
 |
View Item |
