لقد ابتكرنا طريقة لمنخفض التكلفة والنماذج الأولية السريعة من المطاط الصناعي والمطاط حقن السائل الأجهزة مصبوب باستخدام تنصهر ترسب النمذجة الطابعات 3D لتصميم قوالب ومجفف تعديل كنظام حقن السائل.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
النماذج الأولية السريعة ومنخفضة التكلفة من الأجهزة الطبية عن طريق 3D المطبوعة لقوالب حقن صب السائل
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
اللدائن خاملة بيولوجيا مثل السيليكون والمواد مواتية لتصنيع الأجهزة الطبية، ولكن يمكن تشكيل وعلاج هذه اللدائن باستخدام عمليات حقن صب السائل التقليدية تكون عملية مكلفة بسبب تكاليف الأدوات والمعدات. ونتيجة لذلك، فقد كان تقليديا غير عملي لاستخدام حقن صب السائل لتكلفة منخفضة، وتطبيقات النماذج الأولية السريعة. لقد ابتكر طريقة لإنتاج سريع ومنخفضة التكلفة من السائل حقن المطاط الصناعي مصبوب الأجهزة التي تستخدم الطابعات تنصهر ترسب النمذجة 3D لتصميم قوالب ومجفف تعديل كنظام الحقن. انخفاض التكاليف والوقت الذي يستغرقه السريع في هذه التقنية خفض حاجز لتصميم النماذج وتكرارا الأجهزة المطاط الصناعي المعقدة. علاوة على ذلك، وضعت نماذج CAD في هذه العملية يمكن تكييفها لاحقا لتصميم القوالب المعدنية والأدوات، مما يتيح عملية انتقال سهلة لعملية حقن صب التقليدية. وقد استخدمنا هذه التقنية لتصنيع intravagتحقيقات إينال التي تنطوي على هندستها معقدة، فضلا عن overmolding على أجزاء معدنية، وذلك باستخدام الأدوات المتاحة عادة داخل مختبر البحوث الأكاديمية. ومع ذلك، هذه التقنية يمكن تكييفها بسهولة لخلق السائل حقن مصبوب الأجهزة للعديد من التطبيقات الأخرى.
المقدمة
وغالبا ما تستخدم حقن صب السائل (LIM) (المعروف أيضا باسم حقن صب رد فعل) لتصنيع أجهزة المرنة من اللدائن الحرارية، ولكن تكاليف الأدوات والمعدات عالية تتطلب قدرا كبيرا من المتابعة أمام استثمار رأس المال 1. علاوة على ذلك، يمكن أن يكون تحديا تقنيا LIM ومكلفة لتنفيذها في الحالات مع هندسة ومتطلبات overmolding المعقدة. ونتيجة لذلك، فإنه عادة ما يكون غير عملي لاستخدام LIM التقليدية في أحجام منخفضة للغاية أو مع تصاميم الجهاز في مرحلة مبكرة التي غالبا ما تتكبد التنقيحات تكرارية.
الإجراء نموذجية للمواد المرنة حقن صب ينطوي على حقن السائل مونومرات في الضغوط حوالي ....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
يصف هذا البروتوكول استخدام المصطلحات وميزات معينة في البرنامج سوليدووركس المستخدمة لتصميم قالب وخطوات الإنتاج، على الرغم من حزم البرامج الأخرى يمكن أيضا أن تستخدم لتحقيق نفس النتيجة.
1. تصميم القالب والإنتاج
- تصميم القالب الرئيسي لنطاق استخدام التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD) والبرمجيات. وإجراءات محددة في قالب التصميم الرئيسي تختلف اعتمادا على هندسة معينة من الجهاز المطاط الصناعي المطلوب. وهذه الخطوات اللاحقة وتوضيح الخطوات الرئيسية التي تؤدي إلى القالب الرئيسي وتصميم القا....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
العفن والتحقيق مهبلى في أرقام 14 و 15 يوضح نتائج ممثل الإجراء الوارد في هذه المادة.
الرقم 14. مقلب مجمعة بالكامل. تجميعها بشكل كامل قالب لجهاز التحقيق مهبلى.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
جميع الخطوات المذكورة، وتصميم القالب الحذر هو الأكثر أهمية لتحقيق النجاح. يجب إنشاء القالب الرئيسي كهيئة متينة مع هندستها الخارجية يساوي الجهاز النهائي. ينبغي تعديل هذه هندستها لحساب أي انكماش المواد بسبب المطاط الصناعي المختار وكذلك دقة الطابعة 3D والتحمل. وضع خطوط فراق العفن ومن خلال ثقوب لقضبان مترابطة ومسامير وتعتمد على بعضها البعض. إضافة خطوط فراق يزيد عدد درجات الخطية والتناوب من حرية التجمع العفن. من خلال الثقوب وقضبان مترابطة ومسامير تعمل على تقييد نفسها هذه درجة من الحرية.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
أي من الكتاب لديك أي مصالح مالية تتنافس فيما يتعلق العمل بالتفصيل في هذا المقال.
شكر وتقدير
يشكر المؤلفون Sungwon Lim على المساهمات الفكرية في تصميم الجهاز والقوالب بالإضافة إلى Jambu Jambulingam و Rebecca Grossman-Kahn لإنشاء مجسات سيليكون داخل المهبل باستخدام هذه العملية. يتم دعم هذا العمل من قبل مؤسسة بيل وميليندا غيتس ، ومؤسسة فودافون الأمريكتين ، وإدارة الغذاء والدواء (2P50FD003793).
....الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
مادة مانع استبدال الزرع يمكن يوصى بشدة باستخدام خلاطات مقياس على Clear Clear تركيبات يمكن استخدام فرن
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| نموذج ABS | Stratasys | P430 | مادة نموذجية ل uPrint Plus SE (الخطوة: تصميم القالب & الإنتاج) |
| مواد الدعم القابلة للذوبان | Stratasys | SR-30 | مواد الدعم ل uPrint Plus SE (الخطوة: تصميم القالب & الإنتاج) |
| التسرب السيليكوني تحت الماء ، أنبوب 2.8 أوقية ، Clear | McMaster-Carr Supply Company | 7327A21 | سيليكون RTV لسد الفجوات في خطوط فراق القالب (الخطوة: تجميع القالب) |
| الأنابيب ، 1/8 "معرف ، 1/4" OD ، 1/16 "سمك الجدار ، Tygon PVC المقاوم للمواد الكيميائية الفائقة ، Clear | McMaster-Carr Supply Company | 5046K11 | Forms runner / sprue adapter بين القالب والحقنة مع المطاط الصناعي (الخطوة: خلط المطاط الصناعي) |
| اقتران ، محول ، مستقيم ، ذكر سريع الدوران (قفل لور) × 1/8 "أنبوب شوكة ، نايلون | ماكماستر كار توريد الشركة | 51525K123 | قم بتوصيل العداء / الذبابة بين القالب والحقنة مع المطاط الصناعي (الخطوة: خلط المطاط الصناعي) |
| اقتران ، محول ، Staight ، أنثى الدوران السريع (قفل لور) × 1/8 "أنبوب شوكة ، نايلون | McMaster-Carr Supply Company | 51525K213 | قم بتوصيل العداء / الذبابة بين القالب والحقنة مع المطاط الصناعي (الخطوة: خلط المطاط الصناعي) |
| غطاء ، أنثى سريعة الدوران (قفل لور) ، غطاء نايلون | ماكماستر كار للتوريد | 51525K315 | لمنع السيليكون من التسرب من القالب بعد الحقن (الخطوة: خلط المطاط الصناعي) مطاط |
| السيليكون السائل (LSR) 30 - 10: 1 ، | شركة السيليكون المطبقة | بدرجة | PN40029 مع المطاط الصناعي الذي تختاره. هذا هو المستخدم في المسبار داخل المهبل (الخطوة: خلط المطاط الصناعي) |
| المحاقن (BD) ، 1 مل Slip-Tip ، غير معقمة نظيفة ، محاقن | Cole-Parmer | WU-07945-00 | السائبة لنقل مادة المطاط الصناعي (الخطوة: خلط المطاط الصناعي) |
| المحاقن (BD) ، 1 مل Slip-Tip ، غير معقمة نظيفة ، محاقن | Cole-Parmer | WU-07945-04 | السائبة لنقل مادة المطاط الصناعي (الخطوة: خلط المطاط الصناعي) |
| حقنة ، 20 مل ، تجويف مفتوح ، مكبس حلقة صلبة ومحاقن قبضة | Qosina Corporation | C1200 | لنقل المواد المطاطية يستخدم التجويف المفتوح للمطاط الصناعي اللزج جدا. (الخطوة: خلط المطاط الصناعي) |
| إبرة (BD) ، تنظيف غير معقم مع دروع ، 18 جم × 1.5 بوصة لتر ، ستانلس ستيل ، BD Bulk | Cole-Parmer | WU-07945-76 | تستخدم لإزالة عمود الهواء بين مكبس المحقنة واللدائن (الخطوة: خلط المطاط الصناعي) |
| أكواب بلاستيكية ، 12 أونصة ، Clear | Safeway | N / A | تستخدم لخلط السيليكون في خلاط THINKY (الخطوة: خلط المطاط الصناعي) كيس |
| بولي إيثيلين ، مفتوح ، مسطح ، عرض 5 × 6 بوصة ارتفاع ، 2-مل شك. | شركة McMaster-Carr Supply | Company 1928T68 | تستخدم لخلط السيليكون في خلاط THINKY (الخطوة: خلط المطاط) |
| الشريط المطاطي ، خالي من اللاتكس ، برتقالي ، مقاس 64 ، 3-1 / 2 بوصة طول × 1/4 بوصة W | McMaster-Carr Supply Company | 12205T96 | تستخدم لخلط السيليكون في خلاط THINKY (الخطوة: خلط المطاط الصناعي) |
| غلاف Parafilm ، 4 "W | Cole-Parmer | EW-06720-40 | يستخدم لخلط السيليكون في خلاط THINKY (الخطوة: خلط المطاط الصناعي) |
| براميل حقنة مع سدادات ، قفل لور ، تعمل بالهواء ، & nbsp 50 مل | EWD Solutions | JEN-JG50A-15 | استخدام محاقن أصغر إذا كانت هناك حاجة إلى كمية أقل من المطاط الصناعي ، ولكن تأكد من أنها متوافقة مع محول الحقنة التي تعمل بالهواء في غرفة الحقن (الخطوة: خلط المطاط الصناعي) |
| شريط مانع التسرب ، خيط الأنابيب ، 50 'لتر × 1/4 بوصة عرض ، 0.0028 بوصة شخك، 0.5 جم / CC الثقل النوعي | McMaster-Carr Supply Company | 4591K11 | شريط تفلون للأختام محكمة الغلق حول الخيوط (الخطوة: حقن المطاط الصناعي) |
| شفرات مشرط ، يمكن التخلص منها ، رقم 22 | VWR | 21909-646 | تستخدم لقطع الأنابيب وإزالة القوالب (الخطوة: المعالجة وإزالة القوالب إزالة القوالب) |
| Kimwipes | VWR | 21903-005 | ( الخطوة: المعالجة & إزالة القوالب) |
| 2-بروبانول ، جي تي بيكر | VWR | JT9334-3 | ؛ ( الخطوة: المعالجة & Demolding) |
| طابعة uPrint Plus SE ثلاثية الأبعاد | Stratasys | uPrint Plus SE | يمكن استخدام طابعات ثلاثية الأبعاد أخرى (الخطوة: تصميم القالب & الإنتاج) |
| المسمار ، الغطاء ، رأس سداسي ، ؛ 1/4 "-28 ، 2-1 / 2" LG ، 18-8 الفولاذ المقاوم للصدأ | McMaster-Carr Supply Company | 92198A115 | مسامير تستخدم مع الصواميل لضغط القالب (الخطوة: تجميع القالب) |
| الجوز ، السداسي ، 1/4 "-28 ، 7/16" Wd ، 7/32 "الارتفاع ، 18-8 الفولاذ المقاوم للصدأ ؛ | McMaster-Carr Supply Company | 91845A105 | مسامير تستخدم مع الصواميل لضغط القالب (الخطوة: تجميع القالب) |
| مسمار ، مترابطة بالكامل ، 1/4 "-28 ، 1" LG ، 18-8 الفولاذ المقاوم للصدأ ؛ | McMaster-Carr Supply Company | 95412A567 | يمكن قطع القضبان الملولبة إلى الطول المطلوب وتستخدم مع المكسرات لضغط القالب (الخطوة: تجميع القالب) خلاط |
| الطرد المركزي الكوكبي | THINKY USA Inc. | ARE-310 | للخلط الدقيق وتقليل وقت التفريغ ، ولكن الخلط اليدوي جيد (الخطوة: خلط المطاط الصناعي) |
| وزن المختبر | Mettler-Toledo International Inc. | EL602 | ( الخطوة: خلط المطاط الصناعي) |
| علبة فراغ مجففة ، قابلة لإعادة الاستخدام ، 10-3 / 4 "OD | McMaster-Carr Supply Company | 2204K7 | يستخدم هذا المجفف لتفريغ المطاط الصناعي (الخطوة: خلط المطاط الصناعي) |
| محول خلاط إلى كوب مطبوع ثلاثي الأبعاد | مخصص غير متاح | غرار Solidworks CAD ومطبوع ثلاثي الأبعاد (الخطوة: خلط المطاط الصناعي) | |
| الأنابيب ، التجويف الأملس ، 1/4 "معرف ، 1/2" OD ، سمك الجدار 1/8 بوصة ، ارتفاع النقاء Tygon PVC ، | McMaster-Carr Supply Company | 5624K51 | الأنابيب خارج المجفف (الخطوة: حقن المطاط الصناعي) |
| الأنابيب ، التجويف الأملس ، 3/8 "ID" ، 5/8 "OD ، 1/8" سمك الجدار ، ارتفاع النقاء Tygon PVC ، | McMaster-Carr Supply Company | 5624K52 | Tubing للتكيف مع إمدادات الهواء / الفراغ (الخطوة: حقن المطاط الصناعي) |
| اقتران ، مخفض ، مستقيم ، فراغ شوكة 3/8 "معرف الأنبوب X فراغ شوكة 1/4" معرف الأنبوب ، شركة Brass | McMaster-Carr Supply | Company 44555K188 | تكييف الأنابيب خارج المجفف للأنابيب التي تؤدي إلى إمداد الهواء / الفراغ (الخطوة: حقن المطاط الصناعي) |
| المشبك ، الخرطوم و أنبوب ، محرك دودة ، لأنبوب OD مقاس 7/32 بوصة إلى 5/8 بوصة ، 5/16 بوصة Wd. ، 316 SS | McMaster-Carr Supply Company | 5011T141 | تستخدم في الأنابيب لإنشاء ختم محكم للهواء / فراغ عند التقاطعات (الخطوة: حقن المطاط الصناعي) |
| المشبك ، الخرطوم ، محرك دودة النطاق الأملس ، لأنبوب OD من 1/2 إلى 3/4 بوصة ، 3/8 بوصة Wd. ، 304 SS | McMaster-Carr Supply Company | 5574K13 | تستخدم في الأنابيب لإنشاء ختم محكم للهواء / فراغ عند التقاطعات (الخطوة: حقن المطاط الصناعي) |
| اقتران ، نقطة الإنطلاق ، فراغ شوكة 1/4 "معرف الأنبوب ، شركة Brass | McMaster-Carr Supply | Company 44555K138 | Tee Junction بين الفراغ ، صمام T ثلاثي الاتجاهات على المجفف ، وصمام L ثلاثي الاتجاهات (الخطوة: حقن اللدند) |
| اقتران ، نقطة الإنطلاق ، 1/4 NPT أنثى × أنثى × ذكر ، شركة Brass | McMaster-Carr Supply | Company 50785K222 | تقاطع المحملة بين مقياس الضغط ، الغرفة ، وصمام L ثلاثي الاتجاهات (الخطوة: حقن اللدائن المطاطي) |
| صمام ، كرة ، مستقيم ، مقبض على شكل حرف T ، 1/4 NPT أنثى X ذكر ، شركة توريد | ماكماستر كار | النحاسية 4082T42 | صمام L ثلاثي الاتجاهات (الخطوة: حقن المطاط الصناعي) |
| اقتران ، محول ، مستقيم ، شوكة فراغ 1/4 "أنبوب معرف × 1/4 NPT ذكر ، محول شركة Brass | McMaster-Carr Supply | Company 44555K132 | لصمام L ثلاثي الاتجاهات إلى أنبوب (الخطوة: حقن المطاط الصناعي) |
| المنشار ، ثقب ، ثنائي المعدن. 1-3 / 8 "OD ، 1-1 / 2" عمق القطع | شركة McMaster-Carr Supply | Company 4066A25 | تستخدم لقطع الثقوب في المجفف لتركيبات الجدران (الخطوة: حقن المطاط الصناعي) |
| Arbor ، 9/16 "إلى 1-3 / 16" المنشار ، 1/4 "Hex | McMaster-Carr Supply Company | 4066A76 | تستخدم لقطع الثقوب في المجفف لتركيبات الجدران (الخطوة: حقن المطاط الصناعي) |
| محول الشجرة ل 1-1 / 4 "من خلال 6" مناشير ثقب ضياء شركة | McMaster-Carr Supply | Company 4066A77 | تستخدم لقطع الثقوب في المجفف لتركيبات الجدار (الخطوة: حقن المطاط الصناعي) |
| اقتران ، مستقيم ، من خلال الجدار ، 1/2 NPT أنثى ، بولي بروبيلين | ماكماستر كار شركة | توريد 36895K141 | من خلال الجدار تؤدي إلى مقاييس الضغط / الفراغ (الخطوة: حقن المطاط الصناعي) |
| اقتران ، محول ، مستقيم ، تقليل ، & nbsp ؛ جلبة ، سداسي عشري ، 1/2 NPT ذكر × 1/4 NPT أنثى ، شركة Brass | McMaster-Carr Supply | Company 4429K422 | تقليل قطر الأنبوب داخل المجفف للتكيف مع نظام الحقنة التي تعمل بالهواء (الخطوة: حقن المطاط الصناعي) |
| اقتران ، محول ، مستقيم ، تقليل ، جلبة ، سداسي عشري ، 1/4 ذكر NPT × 1/8 NPT أنثى ، شركة توريد Brass | McMaster-Carr | 4757T91 | تقليل قطر الأنبوب داخل المجفف للتكيف مع نظام الحقنة التي تعمل بالهواء (الخطوة: حقن المطاط الصناعي) |
| اقتران ، محول ، مستقيم ، شوكة فراغية 1/4 بوصة أنبوب معرف × 1/8 NPT أنثى ، شركة Brass | McMaster-Carr Supply | Company 44555K124 | تقليل قطر الأنبوب داخل المجفف للتكيف مع نظام الحقنة التي تعمل بالهواء (الخطوة: حقن المطاط الصناعي) |
| محولات الحقن ، تعمل بالهواء ، 30/50 مل | حلول EWD | JEN-JG30A-X6 | محول حقنة يعمل بالهواء داخل المجفف ؛ يجب أن تكون متوافقة مع المحاقن المستخدمة لعقد المطاط الصناعي (الخطوة: حقن المطاط الصناعي) |
| مقياس ، مكنسة كهربائية مزدوجة الحجم ، قرص 2-1 / 2 بوصة ، ذكر NPT ، موصل سفلي ، 30 بوصة زئبق -0 ، علبة فولاذية | McMaster-Carr Supply Company | 4002K11 | مقياس فراغ (الخطوة: حقن المطاط الصناعي) |
| مقياس ، فراغ ومركب مزدوج الحجم ، قرص 3-1 / 2 بوصة ، ذكر NPT ، ظهر المنتصف ، 30 "زئبق -0 ، 100 رطل لكل بوصة مربعة ، حالة فولاذية | شركة McMaster-Carr Supply | Company 4004K616 | مقياس الضغط المؤدي إلى نظام الحقنة الذي يعمل بالهواء (الخطوة: حقن المطاط الصناعي) |
| فرن ، فراغ ، Isotemp ، الاقتصاد ؛ | فيشر Scientific | 280A | القياسي غير الفراغي (الخطوة: المعالجة وأمبير Demolding) |
| Solidworks CAD | Dassault Syst è ؛ اشتراك أبحاث mes | Solidworks يمكن | استخدام برامج CAD الأخرى لتصميم القالب الرئيسي والقالب (الخطوة: تصميم القالب & إنتاج) |
المراجع
- Painter, P. C., Coleman, M. M. Essentials of Polymer Science and Engineering. DEStech Publications. , Lancaster, PA. (2009).
- Rosato, D. V., Rosato, M. G., Schott, N. R. Reaction Injection Molding. Plastics Technology Handbook - Volume. 2, 103-139 (2010).
- Cybulski, E. Plastic Conversion Process: A ....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
الوسوم
