Rancang Bangun Bio 3D Printer Menggunakan Material Biocompatibel Peek

Asskhaaf, Mochammad Iqbal (2021) Rancang Bangun Bio 3D Printer Menggunakan Material Biocompatibel Peek. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 10211710010080-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2024. Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Berdasarkan WHO dalam laporan "Global Status Report Onroad Safety 2018" terjadinya kecacatan seumur hidup berasal kecelakaan jalan raya yang menempati urutan ke-8 dengan jumlah kematian mencapai 1,35 juta jiwa dalam setahun atau 3.717 jiwa/hari. Jenis luka sedang hingga berat dari kecelakaan jalan raya, biasanya disertai dengan patah tulang, yang salah satunya adalah pada bagian tengkorak dengan tingkat kondisinya yang parah. Rekonstruksi dan redesain/perbaikan pada defek tulang kepala disebut sebagai tindakan cranioplasty. Fraktur/defek tulang tengkorak harus menjadi perhatian karena apabila mendapatkan penanganan yang sedikit tidak tepat, akan mengakibatkan cedera yang lebih parah terhadap otak dan cacat permanen fisik pada korban. Tindakan cranioplasty dapat dilakukan baik melalui rekonstruksi osteoplastik maupun restorasi menggunakan alloplastik. Material yang umum digunakan sebagai implan alloplastik berupa logam inert, polymethylmethacrylate (PMMA), polyethylene (PE), maupun karet silikon.
Masing-masing bahan dan metode manufaktur yang tersedia untuk cranioplasty menunjukkan kinerja tertentu dalam hal akurasi, sifat mekanik, waktu dan biaya produksi. Pemilihan bahan dan metode untuk pembuatan implan, tergantung pada kebutuhan pasien, bentuk dan lokasi dari cacat tulang dalam kombinasi dengan infrastruktur dan anggaran yang tersedia. Termasuk disini adalah metode fabrikasi objek menggunakan printer 3 dimensi (3D) untuk medis. Akan tetapi penggunaan direct print implan menggunakan printer 3D masih sangat mahal untuk digunakan di negara berkembang. Sedangkan printer 3D berteknologi pelelehan material plastik/polimer berbentuk kawat, sering disebut Fused Deposition Material (FDM) sangat memungkinkan untuk dikembangkan.
Rancang bangun mesin 3D printer perlu dilakukan di Indonesia karena tersedianya material filamen biocompatible polyetheretherkethone (PEEK) medical grade, yang memiliki karakteristik melting point pada suhu 380°C - 410°C. Proses desain awal dengan menentukan dimensi mesin, menentukan kebutuhan motor, dilanjutkan perencanaan kontroler yang digunakan. Mesin printer 3D ini menggunakan struktur rangka aluminum profil, mikrokontroller yang menggerakkan hotend dengan mekanisme belt. Rancang bangun mesin 3D Printer biocompatible PEEK ini memilki analisa struktur rangka yang menggunakan metode elemen hingga yang nantinya divalidasi. Perancangan mesin memiliki luaran yaitu memiliki tingkat ketelitian 0,1mm pada dimensi benda cetak . Mesin printer 3D dapat mencapai temperatur lebih dari 400°C dan untuk bed dapat mencapai temperatur lebih dari 120°C.
======================================================================================================
Based on the WHO in the report "Global Status Report Onroad Safety 2018" the occurrence of lifelong disability comes from road accidents which rank 8th with the number of deaths reaching 1.35 million people in a year or 3,717 people/day. Moderate to severe type of injury from a road accident, usually accompanied by fractures, one of which is in the skull with a severe degree of the condition. Reconstruction and redesign/repair of skull defects is known as cranioplasty. Fractures/defects of the skull bone must be a concern because if they get a little inappropriate treatment, it will result in more severe injury to the brain and permanent physical disability in the victim. Cranioplasty can be performed either through osteoplastic reconstruction or restoration using alloplastic. The materials commonly used as alloplastic implants are inert metal, polymethylmethacrylate (PMMA), polyethylene (PE), and silicone rubber.
Each of the materials and manufacturing methods available for cranioplasty exhibit specific performance in terms of accuracy, mechanical properties, time, and cost of production. The choice of materials and methods for manufacturing implants, depends on the patient's needs, the shape and location of the bone defect in combination with the available infrastructure and budget. Included here are object fabrication methods using 3-dimensional (3D) printers for medical purposes. However, the use of direct print implants using 3D printers is still very expensive to use in developing countries. Meanwhile, 3D printers with the technology of melting plastic/polymer wire in the form of wire, often called Fused Deposition Material (FDM) are very possible to be developed.
The design of 3D printer machines needs to be done in Indonesia because of the availability of medical-grade biocompatible polyetheretherketone (PEEK) filament material, which has melting point characteristics at a temperature of 380°C - 410°C. The initial design process is to determine the dimensions of the machine, determine the need for the motor, and then plan the controller used. This 3D printer machine uses an aluminum profile frame structure, a microcontroller that drives the hotend with a belt mechanism. The design of this PEEK biocompatible 3D Printer machine has a frame structure analysis using the finite element method which will later be validated. The design of the machine has an output that has a level of accuracy of 0.1mm on the dimensions of the printed object. 3D printer machines can reach temperatures of more than 400°C and beds can reach temperatures of more than 120°C.

Item Type:	Thesis (Undergraduate)
Uncontrolled Keywords:	3D printer, Additive Manufacturing, Biokompatibel, Biocompatible
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ230 Machine design
Divisions:	Faculty of Vocational > Mechanical Industrial Engineering
Depositing User:	Mochammad Iqbal Asskhaaf
Date Deposited:	11 Feb 2022 12:50
Last Modified:	11 Feb 2022 12:50
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/93231

Actions (login required)

View Item