Name: Köraform 3D-Druck mit erneuerbaren Acrylaten (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-09-12T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 28 s
Description: Lernen Sie das stereolithographische 3D-Druckverfahren mit erneuerbaren Acrylaten für nachhaltige Produktfertigung. Diese Methode ermöglicht präzise Herstellung und liefert Einblicke in Harzformulierung und Nachbehandlung.

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Diese Studie wurde unterstützt durch GreenPAC Polymer-Antrags-Zentrum im Rahmen des Projekts 140413: "3D Druck in der Produktion". Wir würden gerne Albert Hartman, Corinne van Noordenne anerkennen, Rens van Leeuwen, Anniek Bruins, Femke Tamminga, Jur van Dijken und Albert Woortman zur Erleichterung der video-Aufnahmen.

Achtung: Bitte konsultieren Sie alle relevanten Sicherheitsdatenblätter (SDB) vor dem Gebrauch.
1. Vorbereitung des lichthärtenden Harz
Hinweis: Verwenden Sie persönlichen Schutzausrüstung (Schutzbrille, Handschuhe, Kittel) während der folgenden Prozedur. In diesem Abschnitt entnehmen Sie unserer bisherigen Arbeit12 Näheres.
<ol><li>Gießen Sie 50 g 1,10-Decanediol Diacrylate (SA5201) in einen 500-mL-Erlenmeyerkolben.</li>
	<li>Fügen Sie 1,0 g diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphin-Oxid (TPO) und 0,40 g 2,5 -BIZ(5 -Tert-Butyl-Benzoxazol-2-Yl) Thiophen (BBOT) in den Kolben.</li>
	<li>Ausrüsten des Kolbens mit einem mechanischen Rührwerk und rühren Sie die Mischung bei 200 u/min für 5 min bei Raumtemperatur um TPO und BBOT in das Acrylat-Monomer aufzulösen.</li>
	<li>Geben Sie 100 g Pentaerythritol-Tetraacrylate und 100 g multifunktionale Epoxy-Acrylat (siehe Tabelle der Materialien), die Mischung.</li>
	<li>Rühren Sie die Mischung bei 200 u/min für 30 min bei 50 ° C zu eine homogenere Harz zu gewährleisten.</li>
	<li>Die mechanische Rührer entfernen und einsetzen des Kolbens mit einem stopfen. Der Kolben ist verpackt in Alufolie um den biobasierten Acrylat Photopolymer Harz (BAPR) vor Licht zu schützen. Hinweis: Das Protokoll kann hier angehalten werden.</li>
	<li>Decken Sie die Bodenplatte ein Rheometer mit Parallel-Plattengeometrie mit der Photoresin.</li>
	<li>Abstand zwischen den Platten bei 1 mm einstellen und dem Rheometer mit UV beständig Kapuze zu decken.</li>
	<li>Messen Sie die Harz-Viskosität bei Raumtemperatur bei Scherraten von 0,1 bis 100 s-1; z. B.0,100, 0.126, 0.158, 0.200, 0,251, 0.316, 0.398, 0.501, 0.631, 0.794, 1,00, 1.26, 1,58, 2.00, 2,51, 3.16, 3,98, 5.01, 6.31, 7.94, 10.0, 12,6, 15,8, 20,0, 25.1, 31,6, 39,8, 50,1, 63,1, 79,4, und 100 s-1.</li>
</ol>(2) Köraform 3D-Druck mit biobasierten Acrylaten
Hinweis: Siehe unsere bisherige Arbeit12 für weitere Details auf diesem Abschnitt.
<ol><li>Schalten Sie die SLA-3D-Drucker und wählen Sie öffnen Modus.</li>
	<li>Starten Sie die Modell-Vorbereitung-Software auf einem Computer. Wählen Sie die gewünschten Druckeinstellungen: Material (klar), Version (V4) und Schichtdicke (50 µm).</li>
	<li>Öffnen Sie das digitale Modell des Prototyps komplex geformten, eine standard tesselation-Sprachdatei (STL) (siehe Zusätzliche Codierung Datei) und wählen Sie die Position und Ausrichtung auf der Bauplattform.  Laden Sie den Druckauftrag aus der Modell-Software zur Vorbereitung auf die SLA-3D-Drucker. Hinweis: Abhängig von der Architektur des Produkts eine Unterstützungsstruktur im 3D-Modell, das Konstrukt während der Fertigung zu stabilisieren sind integrierbar. Im Falle der komplex geformten Prototyp demonstriert hier ist eine Unterkonstruktion nicht erforderlich, wenn senkrecht zur Build gedruckt.</li>
	<li>Gießen Sie 200 mL von biobasierten Photoresin in einem Harz-Tank. Öffnen Sie den 3D Drucker und montieren Sie die Harz-Tank ordnungsgemäß zu.</li>
	<li>Montieren Sie der Bauplattform und schließen Sie den 3D Drucker.</li>
	<li>Starten Sie den Druckauftrag.</li>
	<li>Lassen Sie den 3D Drucker komplex geformte Prototypen herzustellen.  Öffnen Sie den Drucker nicht, bis der Druckauftrag abgeschlossen ist. Hinweis: Vor dem Drucken, stellen Sie sicher, dass der 3D-Drucker abgeglichen wird. Für die nachgewiesene Protokoll ist die Wellenlänge der UV-Laser 405 nm. Die Druckzeit des Objekts beträgt 2,5 h.</li>
</ol>3. Nachbehandlung von 3D Objekten gedruckt
Hinweis: Verwenden Sie persönlichen Schutzausrüstung (Schutzbrille, Handschuhe) während der folgenden Prozedur.
<ol><li>Wenn der Druckauftrag abgeschlossen ist, öffnen Sie den Drucker. Entfernen Sie die Bauplattform mit der produzierten Teile befestigt, und schließen Sie den Drucker.</li>
	<li>Öffnen Sie die Waschstation, gefüllt mit Isopropyl-Alkohol, und fügen Sie der Bauplattform. Starten Sie das Verfahren und die Spülung für 20 min, kein umgesetztes Harz zu entfernen.</li>
	<li>Wenn die Spülung Verfahren abgeschlossen ist, entfernen Sie die Bauplattform aus der Waschanlage und lösen Sie die Prototypen aus der Bauplattform.</li>
	<li>Lassen Sie die Prototypen in die Luft für 30 min trocknen. In der Zwischenzeit Backofen Sie den UV bei 60 ° C. Hinweis: Vorheizen dauert mindestens 15 Minuten. Die UV-Wellenlänge des Ofens beträgt 405 nm, identisch mit der Wellenlänge des Lasers SLA.</li>
	<li>Öffnen Sie den UV-Backofen und schnell die Prototypen auf die sich drehende Plattform. Schließen Sie die UV-Ofen und Heilung für 60 min bei 60 ° C, um die vollständige Umwandlung zu gewährleisten.</li>
	<li>Wenn die Post-heilende Verfahren abgeschlossen ist, öffnen Sie den UV-Backofen und nehmen Sie die Prototypen.</li>
</ol>4. Charakterisierung der Oberflächenmorphologie von komplex geformten Prototypen
Hinweis: Siehe unsere bisherige Arbeit12 für weitere Details auf diesem Abschnitt.
<ol><li>Schneiden Sie ca. 1 cm interne Helix vom komplex geformte Prototyp mit einer Rasierklinge.</li>
	<li>Der Probenhalter mit Doppel doppelseitigen Kohlenstoff leitfähige Band Probe zuordnen.</li>
	<li>Vor der Bildgebung, Mantel die Probe mit 30 nm Pt/Pd (80: 20) auf eine Sputteranlage.</li>
	<li>Legen Sie die Probe in ein Raster-Elektronenmikroskop mit einer Beschleunigungsspannung von 5 kV. Erwerben Sie mehrere Bilder der Probe bei 30 X und 120 X Vergrößerung.</li>
</ol>

<ol><li>Van Wijk, A., van Wijk, I. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aVan+Wijk%2C+A+%223D+Printing+with+Biomaterials%3A+Towards+a+Sustainable+and+Circular+Economy%22">3D Printing with Biomaterials: Towards a Sustainable and Circular Economy</a>. , IOS Press. Amsterdam. (2015).</li>
<li>Gross, B. C., Erkal, J. L., Lockwood, S. Y., Chen, C., Spence, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+3D+Printing+and+Its+Potential+Impact+on+Biotechnology+and+the+Chemical+Sciences%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Evaluation of 3D Printing and Its Potential Impact on Biotechnology and the Chemical Sciences.</a> Analytical Chemistry. 86, 3240-3253 (2014).</li>
<li>Chia, H. N., Wu, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+advances+in+3D+printing+of+biomaterials%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biological+Engineering%22%5BJournal%5D)">Recent advances in 3D printing of biomaterials.</a> Journal of Biological Engineering. 9, 4(2015).</li>
<li>Mechels, F. P. W., Feijen, J., Grijpma, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+on+stereolithography+and+its+applications+in+biomedical+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">A review on stereolithography and its applications in biomedical engineering.</a> Biomaterials. 31, 6121-6130 (2010).</li>
<li>Skoog, S. A., Goering, P. L., Narayan, R. J. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/24306145">Stereolithography in tissue engineering.</a> Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 25, 845-856 (2014).</li>
<li>Bhatia, S. K., Ramadurai, K. W. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBhatia%2C+SK+%223D+Printing+and+Bio-Based+Materials+in+Global+Health%22">3D Printing and Bio-Based Materials in Global Health</a>. , Springer. Cham. (2017).</li>
<li>Oskui, S. M., Diamante, G., Liao, C., Shi, W., Gan, J., Schlenk, D., Grover, W. H. <a target="_blank" href="https://cdn-pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.estlett.5b00249">Assessing and Reducing the Toxicity of 3D-Printed Parts.</a> Environmental Science & Technology Letters. 3, 1-6 (2016).</li>
<li>Gong, H., Beauchamp, M., Perry, S., Woolley, A. T., Nordin, G. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+approach+to+resin+formulation+for+3D+printed+microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22RSC+Advances%22%5BJournal%5D)">Optical approach to resin formulation for 3D printed microfluidics.</a> RSC Advances. 5, 106621-106632 (2015).</li>
<li>Zarek, M., Layani, M., Cooperstein, I., Sachyani, E., Cohn, D., Magdassi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+printing+of+shape+memory+polymers+for+flexible+electronic+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Materials%22%5BJournal%5D)">3D printing of shape memory polymers for flexible electronic devices.</a> Advanced Materials. 28, 4449-4454 (2016).</li>
<li>Ligon-Auer, S. C., Schwentenwein, M., Gorsche, C., Stampfl, J., Liska, R. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/py/c5py01631b">Toughening of photo-curable polymer networks: A review.</a> Polymer Chemistry. 7, 257-286 (2016).</li>
<li>Miao, S., Zhu, W., Castro, N. J., Nowicki, M., Zhou, X., Cui, H., Fisher, J. P., Zhang, L. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((4D+printing+smart+biomedical+scaffolds+with+novel+soybean+oil+epoxidized+acrylate%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">4D printing smart biomedical scaffolds with novel soybean oil epoxidized acrylate.</a> Scientific Reports. 6, 27226(2016).</li>
<li>Voet, V. S. D., Strating, T., Schnelting, G. H. M., Dijkstra, P., Tietema, M., Xu, J., Woortman, A. J. J., Loos, K., Jager, J., Folkersma, R. <a target="_blank" href="https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsomega.7b01648">Biobased acrylate photocurable resin formulation for stereolithographic 3D printing.</a> ACS Omega. 3, 1403-1408 (2018).</li>
<li>Ligon-Auer, S. C., Liska, R., Stampfl, J., Gurr, M., Mülhaupt, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polymers+for+3D+Printing+and+Customized+Additive+Manufacturing%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Polymers for 3D Printing and Customized Additive Manufacturing.</a> Chemical Reviews. 117, 10212-10290 (2017).</li>
<li>Weng, Z., Zhou, Y., Lin, W., Senthil, T., Wu, L. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359835X16301725">Structure-property relationship of nano enhanced stereolithography resin for desktop SLA 3D printer.</a> Composites: Part A. 88, 234-242 (2016).</li>
<li>Scalera, F., Esposito Corcione, C., Montagna, F., Sannino, A., Maffezzoli, A. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0272884214010165">Development and characterization of UV curable epoxy/hydroxyapatite suspensions for stereolithography applied to bone tissue engineering.</a> Ceramics International. 40, 15455-15462 (2014).</li>
<li>Lee, H., Fang, N. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro+3D+Printing+using+a+digital+projector+and+its+application+in+the+study+of+soft+materials+mechanics%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Micro 3D Printing using a digital projector and its application in the study of soft materials mechanics.</a> Journal of Visualized Experiments. (69), e4457(2012).</li>
<li>Huemer, K., Squirrell, J. M., Swader, R., Pelkey, K., LeBert, D. C., Huttenlocher, A., Eliceiri, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term+live+imaging+device+for+improved+experimental+manipulation+of+zebrafish+larvae%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Long-term live imaging device for improved experimental manipulation of zebrafish larvae.</a> Journal of Visualized Experiments. (128), e56340(2017).</li>
<li>Decker, C. <a target="_blank" href="https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/pi.821">Light-induced crosslinking polymerization.</a> Polymer International. 51, 1141-1150 (2002).</li>
<li>Elliot, J. E., Bowman, C. N. <a target="_blank" href="https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1081/PRE-120002902">Predicting network formation of free radical polymerization of multifunctional monomers.</a> Polymer Reaction Engineering. 10, 1-19 (2002).</li>
<li>Ellakwa, A., Cho, N., Lee, I. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+resin+matrix+composition+on+the+polymerization+shrinkage+and+rheological+properties+of+experimental+dental+composites%5BTitle%5D)+AND+%22Dental+Materials%22%5BJournal%5D)">The effect of resin matrix composition on the polymerization shrinkage and rheological properties of experimental dental composites.</a> Dental Materials. 23, 1229-1235 (2007).</li>
<li>Charton, C., Falk, V., Marchal, P., Pla, F., Colon, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+Tg%2C+viscosity+and+chemical+structure+of+monomers+on+shrinkage+stress+in+light-cured+dimethacrylate-based+dental+resins%5BTitle%5D)+AND+%22Dental+Materials%22%5BJournal%5D)">Influence of Tg, viscosity and chemical structure of monomers on shrinkage stress in light-cured dimethacrylate-based dental resins.</a> Dental Materials. 23, 1447-1459 (2007).</li>
</ol>

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Additiver Fertigung wird bei der Herstellung von maßgeschneiderten Prototypen und Kleinserien, angewendet, wenn die höheren Produktionskosten pro Teil mit herkömmlichen Verfahren konkurrieren können, da gibt es keine Notwendigkeit für die Herstellung von Formen und Werkzeugen. In den letzten zehn Jahren haben die Einnahmen aus Dienstleistungen und Produkte rund um die additive Fertigung13exponentiell gewachsen. Der größte Teil der materiellen Umsatz ist von Photopolymeren. Das Wachstum für Aufsehe...

Rapid-Prototyping bedarfsgesteuerte Produktion und Design-Freiheit ermöglicht und erlaubt, dass die effiziente Herstellung von 3D in einer Schicht für Schicht Weise1konstruiert. Infolgedessen hat 3D-Druck als Herstellung Technik schnell in den letzten Jahren2entwickelt. Verschiedene Technologien zur Verfügung, alle unter Berufung auf die Übersetzung von virtuellen Modellen in physische Objekte und Prozesse wie z. B. Extrusion, direkte Energie Ablagerung, Pulver Erstarrung, Blatt Laminieren und Photopolymerisation anwenden. Dieser umfasst schrittweise UV-Härtung von flüssigen Photopolymer-Harzen. Im Jahr 1986 entwickelt Rumpf und Kollegen Vorrichtung Stereolithographie (SLA), ein UV-Laser-basierten 3D Drucker. In jüngerer Zeit, ein ähnlicher Prozess namens digital Light processing (DLP) verfügbar geworden sind, in welche Photopolymerisation durch ein Lichtprojektor initiiert wird. Zusammen, sind DLP und SLA Stereolithografie 3D Druck3genannt.
SLA ist in hoher Auflösung Prototyping und Fertigung von biomedizinischer Geräte4,5angewendet. Diese Technologie ist besser als weit verbreitete fused Deposition modeling (FDM) in Bezug auf Genauigkeit, Oberflächenveredelung und Auflösung6. Je nach Architektur des Produkts ist eine Unterstützungsstruktur im 3D-Modell, das Konstrukt zu stabilisieren während der Fertigung integriert. Darüber hinaus ist eine Post-Druck Behandlung der hergestellten Teile erforderlich7,8. In der Regel gedruckte Objekte werden in einem Alkohol-Bad aufzulösen nicht umgesetztes Harz gewaschen und anschließende Aushärtung im Backofen UV wird durchgeführt, um die vollständige Umwandlung der Polymerisation9zu gewährleisten.
Im Allgemeinen setzen Harze für Lithographie-basierte additive Fertigung auf lichthärtenden Systeme mit multifunktionalen Acrylaten oder Epoxide10. Aktuelle Photopolymer-Harze auf dem kommerziellen Markt sind fossile und teuer, während die Verfügbarkeit von kostengünstigen erneuerbare Harze benötigt wird, um abfallfreie und lokale Herstellung von nachhaltigen 3D-Produkte für einen biobasierten Wirtschaft1 zu erleichtern , 6. vor kurzem Photopolymer Harze basierend auf erneuerbaren Acrylaten entwickelt und erfolgreich in Stereolithographie 3D Druck11,12angewendet wurden. In diesem ausführlichen Protokoll zeigen wir das rapid Prototyping mit biobasierten Harzen auf einem kommerziellen Stereolithographie-Apparat. Besonderes Augenmerk ist zu kritischen Schritte des Verfahrens, d. h. Harz Formulierung und Post-Drucken-Behandlungen, neue Praktiker im Bereich der additiven Fertigung helfen.

<table><tbody><tr><td>Isobornylacrylat&nbsp;</td><td>Sartomer</td><td>SA5102</td><td>Acrylatmonomer</td></tr><tr><td>1,10-Decandioldiacrylat</td><td>Sartomer</td><td>SA5201</td><td>Acrylatmonomer</td></tr><tr><td>Pentaerythritoltetraacrylat</td><td>Sartomer</td><td>SA5400</td><td>Acrylatmonomer</td></tr><tr><td>Multifunktionales Epoxidacrylat</td><td>Sartomer</td><td>SA7101</td><td>Acrylat-Oligomer</td></tr><tr><td>Diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphinoxid (TPO), 97%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>415952</td><td>Photoinitiator</td></tr><tr><td>2,5-bis(5-tert-butyl-benzoxazol-2-yl)thiophen (BBOT), 99%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>223999</td><td>Optischer Absorber</td></tr><tr><td>Isopropylalkohol (IPA), 99%</td><td>Bleko</td><td>1010500</td><td>Für Alkoholbad (im Form Wash angewendet)</td></tr><tr><td>Paar Physica MCR300&nbsp;</td><td>Anton</td><td></td> <td>Paar-Rheometer mit paralleler Plattengeometrie</td></tr><tr><td>Form 2 Drucker</td><td>Formlabs-Desktop</td><td></td> <td>SLA 3D-Drucker</td></tr><tr><td>Form Wash&nbsp;</td><td></td><td>Formlabs-Waschstation</td><td></td></tr> <tr><td>Form Cure</td><td>Formlabs-UV-Backofen</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>Instron 4301 1KN Serie IX</td><td>Instron-Universalprüfmaschine</td><td></td><td></td></tr> <tr><td>Philips XL30 ESEM-FEG&nbsp;</td><td></td><td>Philips-Rasterelektronenmikroskop</td><td></td></tr></tbody></table>

köraform 3d-druck mit erneuerbaren acrylaten

Stereolithographic 3D Printing with Renewable Acrylates

Die Zugänglichkeit der kostengünstige erneuerbare Materialien und deren Anwendung bei der additiven Fertigung ist für eine effiziente biobasierten Wirtschaft unerlässlich. Wir demonstrieren das rapid Prototyping von nachhaltigen Harzen mit einem köraform 3D-Drucker. Harz-Formulierung erfolgt durch einfache Vermischung von biobasierten Acrylat-Monomere und Oligomere mit Photoinitiatior und optischen Absorber. Harz-Viskosität wird gesteuert durch das Monomer Oligomer-Verhältnis und wird als Funktion der Schergeschwindigkeit durch ein Rheometer mit parallelen Plattengeometrie bestimmt. Ein köraform Apparat aufgeladen mit den biobasierten Harzen wird eingesetzt, um komplex geformte Prototypen mit hoher Genauigkeit zu fertigen. Die Produkte erfordern eine Nachbehandlung, einschließlich Alkohol spülen und UV-Bestrahlung, um vollständige Heilung zu gewährleisten. Die hohe Funktion Auflösung und hervorragende Oberflächenbearbeitung der Prototypen wird aufgedeckt durch Rasterelektronenmikroskopie.

Vier Vertreter Harz Kompositionen sind in Tabelle 1, zusammen mit ihre durchschnittliche biobasierten Kohlenstoffgehalt (BC) abgeleitet von den einzelnen BC der Komponenten angezeigt. Die Viskosität des Harzes (Abbildung 1) wird durch das Verhältnis von Acrylat-Monomere und Oligomere beeinflusst und in der Regel zeigt Newtonsches Verhalten. Die mechanischen Eigenschaften der Teile, die aus verschiedenen Harzen hergestellt wurden durch Belastu...

Ein Protokoll für additive Fertigung mit erneuerbaren Photopolymer Harzen auf einem Stereolithographie-Apparat wird vorgestellt.

Köraform 3D-Druck mit erneuerbaren Acrylaten

The accessibility of cost-competitive renewable materials and their application in additive manufacturing is essential for an efficient biobased economy. ...

Diese Methode kann helfen, Schlüsselthemen im Bereich der additiven Fertigung zu verstehen, wie z. B. die Harzformulierung und die Nachbehandlung nach dem Druck. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie die genaue und bedarfsgerechte Herstellung nachhaltiger Produkte ermöglicht. Diese Methode wird Einblicke in die laserbasierte Stereolithographie geben, kann aber auch auf andere 3D-Drucktechniken wie die digitale Lichtverarbeitung angewendet werden.Gießen Sie zunächst 50 Gramm 1,10-Decandiol-Diacrylat in einen 500-Milliliter-Erlenmeyerkolben. 1,0 g TPO und 0,40 g BBOT in den Kolben geben. Rüsten Sie den Erlenmeyerkolben mit einem mechanischen Rührer aus und rühren Sie das Gemisch fünf Minuten lang bei Raumtemperatur bei 200 U/min, um das TPO und BBOT im Acrylatmonomer aufzulösen.Fügen Sie der Mischung 100 Gramm Pentaerythritroltetraacrylat und 100 Gramm multifunktionales Epoxidacrylat hinzu. Rühren Sie nun die Mischung bei 200 U/min für 30 Minuten bei 50 Grad Celsius um, um ein homogenes Harz zu erhalten. Entfernen Sie den mechanischen Rührer und setzen Sie den Kolben mit einem Stopfen auf.Wickeln Sie den Kolben in Aluminiumfolie ein, um das biobasierte Acrylat-Photopolymerharz vor Licht zu schützen. Bedecken Sie nun die Bodenplatte eines Rheometers, das sich durch eine parallele Plattengeometrie auszeichnet, mit dem Fotoharz. Stellen Sie den Abstand zwischen den Platten auf einen Millimeter ein und decken Sie das Rheometer mit einer UV-beständigen Haube ab.Messen Sie die Viskosität des Harzes bei Raumtemperatur mit Scherraten von 0,1 bis 100 inversen Sekunden. Schalten Sie den SLA 3D-Drucker ein und wählen Sie den Öffnen-Modus. Abhängig von der Architektur des Produktes kann eine Stützstruktur in das 3D-Modell integriert werden, um das Konstrukt während der Fertigung zu stabilisieren.Starten Sie die Modellvorbereitungssoftware auf einem Computer. Um die gewünschten Druckeinstellungen auszuwählen, wählen Sie Löschen für Material, Version V4 und 50 Mikrometer Schichtdicke. Öffnen Sie das digitale Modell des komplex geformten Prototyps, bei dem es sich um eine Standard-Tesselationssprachdatei handelt, und wählen Sie dann den Standort und die Ausrichtung auf der Bauplattform aus.Laden Sie den Druckauftrag auf den SLA-3D-Drucker hoch. Gießen Sie nun 200 Milliliter des biobasierten Photoresins in einen Harztank. Öffnen Sie den 3D-Drucker und montieren Sie den Harztank ordnungsgemäß.Montieren Sie die Bauplattform und schließen Sie den 3D-Drucker. Starten Sie nach der Vorbereitung des 3D-Druckers den Druckauftrag. Lassen Sie den 3D-Drucker komplex geformte Prototypen herstellen.Öffnen Sie den Drucker erst, wenn der Druckauftrag abgeschlossen ist. Für das demonstrierte Protokoll beträgt die Wellenlänge des UV-Lasers 405 Nanometer. Die Druckzeit des Objekts beträgt 2,5 Stunden und wird hier im Zeitraffer dargestellt.Wenn der Druckauftrag abgeschlossen ist, öffnen Sie den Drucker. Entfernen Sie die Bauplattform mit den angehängten Teilen und schließen Sie den Drucker. Öffnen Sie die mit Isopropylalkohol gefüllte Waschstation und setzen Sie die Bauplattform ein.Starten Sie den Vorgang und spülen Sie ihn 20 Minuten lang, um nicht umgesetztes Harz zu entfernen. Wenn der Spülvorgang abgeschlossen ist, entfernen Sie die Bauplattform von der Waschstation und lösen Sie die Prototypen von der Bauplattform. Lassen Sie die Prototypen 30 Minuten lang an der Luft trocknen.In der Zwischenzeit den UV-Backofen auf 60 Grad Celsius vorheizen. Öffnen Sie den UV-Ofen und platzieren Sie die Prototypen schnell auf der drehbaren Plattform. Schließen Sie den UV-Ofen und härten Sie ihn 60 Minuten lang bei 60 Grad Celsius aus, um eine vollständige Umwandlung zu gewährleisten.Wenn der Nachhärtungsvorgang abgeschlossen ist, öffnen Sie den UV-Ofen und nehmen Sie die Prototypen heraus. Um die Oberflächenmorphologie von komplex geformten Prototypen zu charakterisieren, schneiden Sie mit einer Rasierklinge etwa einen Zentimeter der inneren Helix aus dem komplex geformten Prototyp heraus. Befestigen Sie die Probe mit doppelseitigem, kohlenstoffleitfähigem Klebeband am Probenhalter.Vor der Bildgebung wird die Probe auf einem Sputtersystem mit 30 Nanometern Platin-Palladium beschichtet. Nun wird die Probe in ein Rasterelektronenmikroskop gegeben, das mit einer Beschleunigungsspannung von fünf Kilovolt arbeitet. Nehmen Sie mehrere Bilder der Probe mit 30- und 120-facher Vergrößerung auf.Die Viskosität des erneuerbaren Harzes ist ein wesentlicher Parameter im 3D-Druckprozess und wird durch das Monomer-Oligomer-Verhältnis gesteuert. Typischerweise wird bei der Neubeschichtung von flüssigem Harz im Druckprozess eine Scherrate von 100 inversen Sekunden erreicht. Alle Bioharze haben eine Viskosität von unter fünf Pascal Sekunden und sind für den Einsatz in stereolithographischen Druckgeräten geeignet.Hier sind repräsentative Ergebnisse für das mechanische Verhalten der aus verschiedenen Bioharzen gedruckten Objekte, einschließlich Zugfestigkeit und E-Modul. Die Optimierung der Nachbehandlung durch Variation der Wasch-, Trocknungs-, Aushärtungsdauer und Aushärtungstemperatur kann jedoch zu einer deutlichen Verbesserung der mechanischen Leistung führen. Die glatte Oberfläche und die hohe Merkmalsauflösung der komplex geformten Prototypen zeigt das Elektronenmikroskop.Die gezackten vertikalen Kanten der Helices entstehen durch das schichtweise SLA-Druckverfahren, bei dem die Oberseite einer belichteten Schicht im Vergleich zur Rückseite einer Schicht eine größere UV-Dosis erhält. Das Ausmaß der Oberflächenrissbildung hängt mit der anfänglichen Viskosität des Harzes zusammen. Nach ihrer Entwicklung ebnete diese Technik den Weg für die Anwendung kostengünstiger Bioharze, um eine abfallfreie und lokale Herstellung nachhaltiger Produkte zu ermöglichen.Vergessen Sie nicht, dass die Arbeit mit Acrylaten gefährlich sein kann. Vorsichtsmaßnahmen wie das Tragen einer Schutzbrille und Handschuhe sollten bei der Durchführung dieses Verfahrens immer getroffen werden.

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Forschung

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Chemistry

Chemie

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Planar-und Drei-Dimensional Printing von Leitfähige Druckfarben

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Drucken Thermoresponsive Reverse-Formen für die Erstellung von Gemusterte Zweikomponenten-Hydrogele für 3D Zellkultur

Eine innovative Biofabrikationstechnik wurde entwickelt, um dreidimensionale Konstrukte zu entwickeln, die den architektonischen Merkmalen, Komponenten und mechanischen Eigenschaften von in vivo Gewebe ähneln. Bei dieser Technik wird ein neu entwickeltes Opfermaterial, BSA-Kautschuk, verwendet, das detaillierte räumliche Merkmale überträgt und die In-vivo-Architekturen einer Vielzahl von Geweben reproduziert.

Dreidimensionale Biomimetic Technologie: Neuartige Biorubber Erzeugt definierte Mikro- und Makro-Skala Architekturen in Collagen Hydrogele

Physikalische Modelle von Biomolekülen können dem Forscher das Verständnis ihrer Struktur-Funktion erleichtern, die Kommunikation zwischen Forschern erleichtern und als pädagogisches Werkzeug in pädagogischen Bemühungen dienen. Hier bieten wir eine detaillierte Anleitung für den 3D-Druck von genauen Modellen von Biomolekülen mit Desktop-3D-Druckern für die Herstellung von Schmelzfilamenten.

3D Printing of Biomolecular Modelle für Forschung und Pädagogik

Dieses Protokoll beschreibt die Herstellung von Polycaprolactons (PCL) Filament mit eingebetteten Polymilchsäure (PLA) Säure Mikrosphären die decellularized Matrizen (DM) für den 3D-Druck von strukturellen Gewebetechnik Konstrukte enthalten.

Neuartiges Verfahren für den 3D-Druck Decellularized Matrizen

Wir präsentieren ein Verfahren zur hochkontrollierten und faltenfreien Übertragung von Blockcopolymer-Dünnschichten auf poröse Stützsubstrate mit einer 3D-gedruckten Abflusskammer. Die Drainagekammerkonstruktion ist von allgemeiner Bedeutung für alle Verfahren, bei denen makromolekulare Filme auf poröse Substrate übertragen werden, was normalerweise von Hand in unwiederbringlicher Weise erfolgt.

Verfahren zur Übertragung von Polymerfolien auf poröse Substrate mit minimierten Defekten

Spin-Beschichtung, Polyjet-Druck und Sicherungsabscheidungsmodellierung sind integriert, um mehrschichtige heterogene Phantome zu produzieren, die strukturelle und funktionelle Eigenschaften von biologischem Gewebe simulieren.

Multimodaler 3D-Druck von Phantomen zur Simulation von biologischem Gewebe

Die physikalische Modellierung mikroskopischer Systeme hilft dabei, Erkenntnisse zu gewinnen, die auf andere Weise nur schwer zu gewinnen sind. Um den Aufbau physikalischer molekularer Modelle zu erleichtern, zeigen wir, wie 3D-Druck verwendet werden kann, um funktionale makroskopische Modelle zusammenzustellen, die Qualitäten molekularer Systeme auf taktile Weise erfassen.

Interaktive molekulare Modellbaugruppe mit 3D-Druck

Das vorliegende Protokoll beschreibt den auf digitaler Lichtverarbeitung basierenden 3D-Druck polymerer Materialien unter Verwendung der photoinitiierten reversiblen Additionsfragmentierungskettentransferpolymerisation Typ I und die anschließende In-situ-Materialpostfunktionalisierung durch oberflächenvermittelte Polymerisation. Der photoinduzierte 3D-Druck liefert Materialien mit unabhängig voneinander maßgeschneiderten und räumlich kontrollierten Schütt- und Grenzflächeneigenschaften.

3D-Druck und In-situ-Oberflächenmodifikation mittels photoinitiierter reversibler Additions-Fragmentierungskettentransfer-Polymerisation Typ I

In diesem Artikel wird beschrieben, wie phototunbare Hydrogele in 3D biogedruckt werden, um die Versteifung der extrazellulären Matrix und die Aktivierung von Fibroblasten zu untersuchen.

3D-Bioprinting von phototunbaren Hydrogelen zur Untersuchung der Fibroblastenaktivierung

Lernen Sie das stereolithographische 3D-Druckverfahren mit erneuerbaren Acrylaten für nachhaltige Produktfertigung. Diese Methode ermöglicht präzise Herstellung und liefert Einblicke in Harzformulierung und Nachbehandlung.

Köraform 3D-Druck mit erneuerbaren Acrylaten

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