August 4th, 2018
פרוטוקול עבור בדיית הזרקה מוסיף על גאומטריה מורכבת עם תכונות מיקרו על משטחים העסקת כתוסף בייצור (AM) מוצג.
שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום הייצור, כגון כיצד להפחית את זמן העיבוד והעלות לייצור פיילוט. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שניתן להשיג מיקרו-תכונות על משטחים של חלקים מורכבים הודות לייצור תוספים. מדגימים את החלק של ייצור התוספים יהיה ד"ר דיוויד בו פדרסן, שהוא חוקר בכיר ופדריקו, שהוא דוקטורנט, מייקל, שהוא טכנאי, יבצע את חלקי ההזרקה.
ראשית, השתמש בתוכנת עיצוב בעזרת מחשב כדי לעצב את התוספת. להלן תיאורים של הצד הניתן להזזה וצד ההזרקה של תבנית לייצור הטבעת עם ארבעה שיניים. השיניים בזווית של 60 מעלות.
סובלנות הייצור היא 1/20 מילימטר. לאחר מכן, הכינו את השרף לפוטופולימריזציה. מערבבים היטב את מרכיביו במכשיר ערבוב למשך 30 דקות.
לייצור, בחר מכונת פוטופולימריזציה. בדוק את שלב הבנייה וודא שהמכונה מוגדרת כהלכה לשלב הייצור. ייבא את העיצוב והפעל את ה-build ברזולוציה האנכית הגבוהה ביותר של המכונה.
לאחר הייצור, קח את התוספות המודפסות כדי לנקות אותן. מניחים אותם באיזופרופנול באמבט אולטראסוני למשך שלוש דקות, שלוש פעמים. לאחר שהממס מתאדה בטמפרטורת החדר, הניחו את התוספות במייבש בטמפרטורת החדר.
שחזר את התוספות ורפא אותן פעמיים עם פנסי UV. בסיום, הסר את התוספות. זוהי דוגמה לתוספות בשלב זה.
כדי להעריך אותם, השתמש במיקרוסקופ דיגיטלי לסריקת לייזר. מדוד את הקוטר והעומק של ארבעה חורים הקרובים לשער בתוספת הצד הניתן להזזה ובצד ההזרקה. בנוסף, בצע מדידות על ארבעה חורים רחוקים מהשער.
תמונות מיקרוסקופ אלה מספקות דוגמאות לתוספת הצד הניתנת להזזה ולתוספת צד ההזרקה בשלב זה. תמונת ה- SEM ממחישה את איכות פני השטח. עבוד עם מכונת הזרקה קונבנציונלית.
ודא שמודול המיקרו-הזרקה מותקן. לאחר מכן, עבדו עם התוספות וצלחות התבנית. לאחר מכן, טען את המיכל בגרגירי פוליאתילן.
בפקדים, הגדר את פרמטרי המכונה ואפשר זמן קירור לפירוק החלק. מחממים את הבורג במהלך הפגישה הראשונה עד החמישית. כאשר טמפרטורת ההיתוך היא 175 מעלות צלזיוס, התחל בהזרקה מדויקת.
לאחר מילוי החלל, שמור על לחץ אריזה של 300 בר למשך חמש שניות. לאחר מכן, פתח את התבנית. אפשר לפין הפליטה לדחוף את החלק החוצה.
זוהי דוגמה לחלק המעוצב בפרוטוקול זה. מאה מחזורים בוצעו. כדי להעריך את החלקים המעוצבים, חזור למיקרוסקופ הדיגיטלי של סריקת הלייזר.
עמודים מתקבלים על פני השטח. מדוד את הקוטר והגובה של העמודים בקווים המסוללים בשני אזורים במרחקים שונים מהשער. זוהי תמונת מיקרוגרף אלקטרונים סורק של משטח התוסף המיוצר על ידי ייצור תוספים.
לשם השוואה, הנה תמונת SEM של חלק הפוליאתילן המיוצר על ידי הזרקה. הממדים הנומינליים של החורים בתוספת הם בקוטר 200 מיקרומטר ובעומק 200 מיקרומטר. זוהי השוואה של גובה העמוד חלקי עומק החור, המכונה דרגת שכפול גובה העמוד.
הקבוצות הן בקבוצות של 10 בסדר המיוצר בסדר של 100 חלקים מיוצרים. הערכים הם ממדגם אחד שנבחר באקראי מכל קבוצה. פסים צבעוניים שונים מתייחסים למיקומים שונים על התוספת.
להלן תרשים אנלוגי לדרגת השכפול של קוטר העמוד. קוטר העמוד חלקי קוטר החור. עלילות אלה מדגימות שהתהליך היה יציב בכל עמדה במהלך 100 מחזורים.
ממד החורים בחלקים לא השתנה לאחר ההזרקה, מה שתומך במסקנה. טכניקה זו סללה את הדרך לחוקרים בייצור ועיבוד פולימרים לחקור את תהליך הכלים הרכים. זה מאפשר יצירת מיקרו-תכונות על משטחים בצורה חופשית בפלטפורמת הייצור החדשה העונה על דרישות תעשייתיות.
מאמר זה מציג פרוטוקול לייצור תוספות עובש הזרקה באמצעות טכניקות ייצור תוספות. השיטה מאפשרת יצירת מאפיינים מיקרויים על גיאומטריות מורכבות, ומתמודדת עם אתגרים מרכזיים בייצור.
This soft tooling process chain enables cost-effective production of microstructured components for pilot-scale manufacturing, addressing a critical bottleneck in early-stage device development. By leveraging additive manufacturing for injection molding inserts, biopharma R&D teams can rapidly prototype microfluidic or lab-on-a-chip platforms with complex geometries and functional surface features. This approach reduces lead time and tooling expenses while supporting iterative design validation before committing to high-volume production tooling.
This method fits within the discovery-to-preclinical continuum by enabling rapid prototyping of microfluidic components used in target validation, assay optimization, and early preclinical evaluation of device-drug combinations.